Dopo aver conquistato il miglior tempo nella prima sessione di prove libere del Gran Premio del Mugello, Andrea Dovizioso (Ducati Team) è risultato il più veloce anche nel secondo turno, beffando proprio nei minuti finali il campione del mondo Marc Marquez (Repsol Honda Team).
Terzo tempo per Jorge Lorenzo (Movistar Yamaha MotoGP), mentre il compagno di squadra Valentino Rossi, dopo un’ottima prima parte di sessione, chiude in nona piazza. Quarta posizione per Andrea Iannone (Ducati Team), il quale, nonostante il fastidio alla spalla, tiene duro e si impegna al massimo. Bradley Smith (Monster Yamaha Tech3) è quinto, seguito da Cal Crutchlow (CWM LCR Honda) ed Aleix Espargaro (Team SUZUKI ECSTAR), rispettivamente in sesta e settima piazza. Ottavo crono per Scott Redding (EG 0,0 Marc VDS), mentre a chiudere la top ten troviamo Pol Espargaro (Monster Yamaha Tech 3), seguito a sua volta dai piloti di casa Michele Pirro (Ducati Team) e Danilo Petrucci (Octo Pramac Racing). In tredicesima piazza troviamo invece Dani Pedrosa (Repsol Honda Team).
