Franco Morbidelli (Estrella Galicia 0,0 Marc VDS) kam auf eine Bestzeit von 1:49,731 Minuten und blieb damit über drei Zehntelsekunden vor seinem Teamkollegen Alex Márquez. Rang drei ging an Red Bull KTM Ajo Pilot Miguel Oliveira.
Morbidelli musste rund drei Minuten vor Ende der Session nach einem Vorderradrutscher zu Boden, blieb aber unverletzt und fuhr über den Rettungsweg zurück an die Box.
Rang vier ging an den Japaner Takaaki Nakagami (IDEMITSU Honda Team Asia) vor Simone Corsi (Speed Up Racing), der im FP2 noch die drittschnellste Zeit gefahren hatte. Nicht alle Piloten konnten sich am Nachmittag verbessern.
Mugello-Sieger Mattia Pasini (Italtrans Racing Team) holte den sechsten Platz vor Jorge Navarro (Federal Oil Gresini Moto2), Yonny Hernandez (AGR Team), Francesco Bagnaia (SKY Racing Team VR46) und Tom Lüthi (CarXpert Interwetten).
Sandro Cortese (Dynvavolt Intact GP) landete auf Platz elf, Teamkollege Marcel Schrötter wurde 13. Dominique Aegerter (Kiefer Racing) blieb mit 2,2 Sekunden Rückstand nur Platz 27.