Comincia l'azione sul tracciato sammarinese di Misano, che ospita una nuova tappa del Motomondiale. Le temperature sono nella media, attorno ai 20° C, quindi ideali per iniziare a lavorare sul set up delle moto in vista della gara di domenica. È il campione del mondo in carica Marc Márquez ad ottenere il miglior tempo, seguito molto da vicino da Jorge Lorenzo, mentre in terza posizione c'è la wild card Michele Pirro, a precedere Dani Pedrosa, Andrea Dovizioso e Valentino Rossi.

I primi ad uscire in pista sono i due contendenti al titolo, ovvero Valentino Rossi e Jorge Lorenzo, seguiti da tutti gli altri. I tempi cambiano continuamente: in testa troviamo Márquez, seguito da Rossi e dai fratelli Espargaró, mentre Pedrosa e Lorenzo in questi primi giri sono lontani dalla testa. Acuto in questi primi minuti di Petrucci, che prende poco dopo la testa della classifica, ma si fanno vedere nelle prime posizioni anche le Ducati ufficiali, così come Pedrosa. Dopo una decina di minuti è il turno della prima sosta ai box: Márquez è nuovamente in testa, seguito da Lorenzo e dal compagno di squadra Pedrosa, che precedono Iannone, Redding, Crutchlow, Dovizioso, Pol Espargaró, Smith e Petrucci. Si ricomincia a girare poco dopo: le prime tre posizioni rimangono invariate, ma dietro di loro Rossi rientra in top ten, precisamente in quarta piazza, precedendo Dovizioso e Iannone e le due Yamaha Tech 3 di Smith e Pol Espargaró. A metà turno si fa vedere in pista l'unico pilota a non aver ancora marcato un tempo cronometrato, ovvero Michele Pirro, wild card anche questo weekend con la Ducati “laboratorio”: si piazza subito in undicesima posizione, davanti al compagno di marca Petrucci, per poi migliorarsi ancora fino alla quarta piazza provvisoria. Gli unici piloti finora ad essere scesi sotto l'1:34 sono Márquez, Lorenzo (a meno di un decimo dal campione del mondo) e Pedrosa, a circa mezzo secondo dal duo in testa. Ad una decina di minuti dalla fine Claudio Corti è protagonista di una violenta caduta, per fortuna senza conseguenze serie per il pilota, ma che lo costringe a chiudere in anticipo il turno. Negli ultimi minuti i piloti si impegnano per cercare di migliorare le prime prestazioni realizzate in questa sessione: Pirro scavalca Pedrosa piazzandosi in terza piazza, miglior Ducati in pista finora, ma dietro di loro troviamo Dovizioso e Rossi.

Le prime prove libere si chiudono con Marc Márquez al comando, seguito da Jorge Lorenzo e Michele Pirro. La quarta posizione va a Dani Pedrosa, davanti ad Andrea Dovizioso e Valentino Rossi, mentre il duo Tech 3 concludono in settima piazza con Pol Espargaró ed in ottava con Bradley Smith. Chiudono la top ten Cal Crutchlow e Andrea Iannone. Per quanto riguarda gli altri piloti italiani, troviamo Danilo Petrucci in tredicesima posizione, Alex De Angelis in venticinquesima e Claudio Corti in ventiseiesima ed ultima piazza.

La classifica:

1 93 Marc MARQUEZ SPA Repsol Honda Team Honda 291.9 1'33.328
2 99 Jorge LORENZO SPA Movistar Yamaha MotoGP Yamaha 290.1 1'33.422 0.094 / 0.094
3 51 Michele PIRRO ITA Ducati Team Ducati 290.4 1'33.797 0.469 / 0.375
4 26 Dani PEDROSA SPA Repsol Honda Team Honda 293.6 1'33.930 0.602 / 0.133
5 4 Andrea DOVIZIOSO ITA Ducati Team Ducati 296.6 1'34.015 0.687 / 0.085
6 46 Valentino ROSSI ITA Movistar Yamaha MotoGP Yamaha 288.0 1'34.086 0.758 / 0.071
7 44 Pol ESPARGARO SPA Monster Yamaha Tech 3 Yamaha 291.6 1'34.094 0.766 / 0.008
8 38 Bradley SMITH GBR Monster Yamaha Tech 3 Yamaha 291.0 1'34.266 0.938 / 0.172
9 35 Cal CRUTCHLOW GBR LCR Honda Honda 290.3 1'34.282 0.954 / 0.016
10 29 Andrea IANNONE ITA Ducati Team Ducati 295.4 1'34.319 0.991 / 0.037
11 45 Scott REDDING GBR EG 0,0 Marc VDS Honda 285.8 1'34.482 1.154 / 0.163
12 8 Hector BARBERA SPA Avintia Racing Ducati 288.7 1'34.590 1.262 / 0.108
13 9 Danilo PETRUCCI ITA Octo Pramac Racing Ducati 292.4 1'34.748 1.420 / 0.158
14 25 Maverick VIÑALES SPA Team SUZUKI ECSTAR Suzuki 285.7 1'34.869 1.541 / 0.121
15 50 Eugene LAVERTY IRL Aspar MotoGP Team Honda 282.1 1'34.885 1.557 / 0.016
16 68 Yonny HERNANDEZ COL Octo Pramac Racing Ducati 289.3 1'34.931 1.603 / 0.046
17 19 Alvaro BAUTISTA SPA Aprilia Racing Team Gresini Aprilia 283.1 1'34.988 1.660 / 0.057
18 76 Loris BAZ FRA Forward Racing Yamaha Forward 279.9 1'35.048 1.720 / 0.060
19 41 Aleix ESPARGARO SPA Team SUZUKI ECSTAR Suzuki 280.5 1'35.063 1.735 / 0.015
20 63 Mike DI MEGLIO FRA Avintia Racing Ducati 286.3 1'35.226 1.898 / 0.163
21 43 Jack MILLER AUS LCR Honda Honda 281.6 1'35.421 2.093 / 0.195
22 69 Nicky HAYDEN USA Aspar MotoGP Team Honda 277.4 1'35.427 2.099 / 0.006
23 17 Karel ABRAHAM CZE AB Motoracing Honda 283.2 1'35.628 2.300 / 0.201
24 6 Stefan BRADL GER Aprilia Racing Team Gresini Aprilia 282.4 1'35.992 2.664 / 0.364
25 15 Alex DE ANGELIS RSM E-Motion IodaRacing Team ART 280.4 1'36.239 2.911 / 0.247
26 71 Claudio CORTI ITA Forward Racing Yamaha Forward 276.8 1'38.358 5.030 / 2.119