Szombat délelőtt a harmadik szabadedzéssel folytatódott a MotoGP Valenciai Nagydíja, s immár az volt a tét, hogy melyik tíz versenyző jut automatikusan az időmérő második fázisába. A legjobb előjelekkel Jorge Lorenzo várhatta a tréninget, hiszen pénteken mindkét alkalommal ő volt a leggyorsabb: a spanyol elmondása szerint annak köszönhető, hogy – némileg saját magát is meglepve – ismét rátalált régi formájára, hogy a Michelin által idehozott hátsó abroncs lágyabb karkasszal rendelkezik, s ez jobban passzol az ő simább motorozási stílusához. Érdekesség, hogy csapattársa, Valentino Rossi ellenben saját bevallása szerint is sokat szenvedett az első nap során, ami az eredményén is meglátszott, hiszen csak nyolcadik volt az összesített tabellán.
A hűvösebb időnek köszönhetően a pilóták sokáig nem tudták megjavítani előző napi eredményeiket, így a fő eseményt Andrea Iannone és Yonny Hernandez szolgáltatta: az elbambuló olasz hátulról kissé nekiment a kolumbiainak, Ducatijáról pedig emiatt leszakadt az egyik aerodinamikai szárnyacska. A gyakorlás utolsó harmadában aztán már elkezdtek gyorsulni a versenyzők – különösen azok, akik a top10-be jutásért küzdöttek. Marc Marquez ellenben mindenkinél jobb időt motorozott, a fináléra fordulva így már a repsolos nevével kezdődött a lista.
Az utolsó percek óriási tűzijátékot hoztak, ám csak Marquez mögött, a világbajnok 1:30.258-as idejét ugyanis már senki nem tudta megjavítani. Maverick Vinales lett mögötte a második a Suzukival, megelőzve a pénteki idején javítani nem tudó Lorenzót, aki így harmadikként végzett az összesítésben. Őket Andrea Dovizioso és Dani Pedrosa követte a sorban, majd jött a két Espargaro, míg a tízbe Iannone, a továbbra is szenvedő Rossi és Smith fért még be. Crutchlow hiába küzdött a végén, nem sikerült kiharcolnia az automatikus Q2-es részvételt, ami pedig a KTM-et illeti: Mika Kallio ugyan faragott egy kicsit a lemaradásukból, ám így is 2,8 másodperccel voltak lassabbak, mint a győztes Marquez. Folytatás délután a tét nélküli negyedik edzéssel, majd a kétrészes kvalifikációval.
A három szabadedzés összesített eredményei (az első tíz bejutott a Q2-be):
