Nach den verregneten Trainings am Freitag fanden die MotoGP-Piloten im dritten Freien Training gute Bedingungen vor. Der Kurs war komplett abgetrocknet. Bei Sonnenschein kämpften die Piloten der Königsklasse um die direkte Qualifikation für den zweiten Qualifying-Durchgang. Von Beginn an wurden schnellere Rundenzeiten als am Freitag gefahren. Es herrschte bereits zum Startschuss der Session reichlich Fahrbetrieb.

Die Honda-Werkspiloten Marc Marquez und Dani Pedrosa behaupteten sich lange Zeit an der Spitze der Wertung. Später gelang es Jorge Lorenzo und Valentino Rossi, sich mit starken Rundenzeiten in die Nähe der Honda-Piloten zu bringen. Doch als die Open-Piloten die weichen Reifen montieren ließen, purzelten die Zeiten. Am Ende war es Pramac-Ducati-Pilot Andrea Iannone, der sich an der Spitze der Wertung behauptete.

Der Italiener benötigte 1:34.120 Minuten für seinen schnellsten Umlauf und war damit 35 Tausendstelsekunden schneller als Landsmann und Markenkollege Andrea Dovizioso. Yamaha-Werkspilot Lorenzo war erster Verfolger der beiden führenden Ducatis und gleichzeitig der schnellste Factory-Fahrer. Der Vorjahressieger hatte 0,136 Sekunden Rückstand auf die Sessionbestzeit.

Wenige Tausendstelsekunden dahinter qualifizierte sich Marquez als Vierter ebenfalls direkt für den zweiten Qualifying-Durchgang. Teamkollege Pedrosa hatte auf Position fünf bereits drei Zehntelsekunden Rückstand. Knapp hinter dem WM-Zweiten sicherte sich Publikumsliebling Rossi als Sechster ebenfalls einen Platz in den Top 10. Zudem präsentierte der Italiener im dritten Freien Training sein spezielles Helmdesign für den diesjährigen Grand Prix in Misano.

Forward-Pilot Aleix Espargaro, die Tech-3-Piloten Bradley Smith und Pol Espargaro sowie Gresini-Pilot Alvaro Bautista qualifizierten sich ebenfalls direkt für das Q2. Pech hatte LCR-Pilot Stefan Bradl. Der Deutsche wurde lange Zeit in der Nähe der Spitze geführt, konnte sich in den finalen Minuten des dritten Freien Trainings aber nicht mehr steigern. Mit 91 Tausendstelsekunden Rückstand auf Platz zehn verpasste Bradl den direkten Einzug ins Q2.

Pramac-Pilot Yonny Hernandez, der am ersten Tag im Nassen glänzte, verpasste ebenfalls die direkte Qualifikation für Q2. Und auch Ducati-Werkspilot Cal Crutchlow scheiterte an den Top 10. Gresini-Pilot Scott Redding war erneut bester Open-Honda-Vertreter. Der Brite setzte sich gegen die Markenkollegen Hiroshi Aoyama und Leon Camier durch.