Marc Márquez (Repsol Honda Team), qui avait préféré se concentrer sur son rythme de course lors de la journée d’ouverture, n’a pas tardé à hausser le ton durant les qualifications en inscrivant un premier temps de référence en 1'29.897, seul pilote sous la barre des 1'30.
À la mi-séance, le Catalan comptait plus de cinq dixièmes sur Jorge Lorenzo (Ducati Team), lequel s’est fait piéger lors de son troisième tour rapide. Johann Zarco (Monster Yamaha Tech3) pointait pour sa part au troisième rang de la hiérarchie devant une autre Honda, celle de Dani Pedrosa (Repsol Honda Team). Unique adversaire de Márquez dans la course au titre, Andrea Dovizioso (Ducati Team) était 12e.
Bien décidé à enfoncer le clou lors de son deuxième run, Márquez partait à son tour à la faute à deux minutes du drapeau à damier à hauteur du virage 4. Malgré cette erreur, il conservait l’avantage devant Zarco, qui s’élancera de la première ligne pour la quatrième fois consécutive. Andrea Iannone (Team Suzuki Ecstar) occupera pour sa part la troisième position.
Lorenzo dirigera finalement la deuxième rangée devant Pedrosa et Michele Pirro (Ducati Team). Valentino Rossi (Movistar Yamaha MotoGP) était le deuxième représentant Yamaha à la septième place. En troisième ligne, l’Italien sera accompagné d’Aleix Espargaró (Aprilia Racing Team Gresini), qui avait dû passer par les repêchages, et Dovizioso, neuvième.
Álex Rins (Team Suzuki Ecstar) finissait de son côté dixième devant Pol Espargaró (Red Bull KTM Factory Racing), deuxième pilote issu de la Q1, et Jack Miller (EG 0,0 Marc VDS), qui a également chuté.
Maverick Viñales (Movistar Yamaha MotoGP) est le grand perdant du jeu du contre-la-montre puisqu’il devra partir de la 13e position devant Tito Rabat (EG 0,0 Marc VDS) et Danilo Petrucci (Octo Pramac Racing).
Loris Baz (Reale Avintia Racing), qui connaît quelques difficultés pour faire tourner sa monture transalpine sur le tracé sinueux de Valence, ne faisait malheureusement pas mieux que 23e.
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