Ahogy azt már napjaink kiélezett MotoGP-jében megszokhattuk, Mugellóban is volt néhány nagy név a Q1-ben. Az első körök után Maverick Vinales és Tito Rabat állt az első két helyen, míg Dani Pedrosa mindössze a tizedik legjobb idővel rendelkezett. Végül aztán Jack Miller mindenkinél gyorsabbnak bizonyult, így ő és a Yamaha spanyolja harcolta ki a továbbjutást, elütve ettől Rabatot, Hafizh Syahrint és Pol Espargarót. Az egyelőre jövő évi szerződés nélkül álló Pedrosa a 20. helyre kvalifikálta magát.
A Q2 elején Marc Marquez hajtott ki elsőként a pályára, s az első körök után ő is vezette az eredménylistát az egyedüliként lágy-lágy gumikombinációra szavazó Jorge Lorenzo előtt. A címvédő azonban nem sokáig vezetett, „féltávnál” a négy szabadedzésből hármat is behúzó Andrea Iannone ugrott az élre – méghozzá immár új pályacsúcsot felállítva a Suzukival.
Az utolsó percek aztán hozták a szokásos őrületet, szinte mindenki piros szektoridőkkel érkezett: végül a hazai közönség legnagyobb örömére Valentino Rossi zsebelte be a pole-t 1:46,208-as körrekorddal! Jorge Lorenzo lett a második a Ducatival, az első sort pedig Maverick Vinales teszi majd teljessé vasárnap. Iannone végül mindössze negyedikként zárt, őt Danilo Petrucci és a vb-éllovas Marc Marquez követi, míg az első tíz sorrendjét Andrea Dovizioso, Cal Crutchlow, Johann Zarco és Alex Rins tette teljessé.
Az időmérő edzés összesített végeredménye:
