Dal Mugello, Luca Bologna  Jorge Lorenzo ha fatto il suo capolavoro al termine delle FP3 del Mugello. Il pilota spagnolo della Yamaha ha abbassato e di molto il record in pole del circuito fermando il cronometro in 1.46.617. Dietro alla Yamaha blu di Lorenzo, però ci sono 3 Ducati rosse, si tratta delle GP15 di Andrea Iannone, Andrea Dovizioso e Michele Pirro, quest'ultimo bravissimo a sfruttare la sua esperienza sul tracciato del Mugello e la scia di Dovizioso sul rettilineo di arrivo. Inseguono tutti gli altri, con Pol Espargarò, Cal Crutchlow e Dani Pedrosa, che è il migliore in questa sessione tra i piloti ufficiali della Honda. Stavolta non è andata bene a Marc Marquez, che per la prima volta, per il fatto di essere undicesimo, dovrà qualificarsi dalla Q1. Si conferma in nona posizione, pur migliorando di molto i tempi fatti segnare nella prima giornata di prove libere di venerdì, Valentino Rossi. Il pilota della Yamaha cosa un consistente ritardo nei confronti del compagni di squadra Lorenzo che è in testa, di ben 0,926s. Tredicesimo tempo per Danilo Petrucci. Il ternano con la Ducati è anche caduto nel corso della sessione, senza riportare conseguenze fisiche. Chiudono la classifica dei tempi, invece, Alex De Angelis e Marco Melandri rispettivamente 25° e 26°.