Takaaki Nakagami (LCR Honda Idemitsu) domina il turno che precede la gara al Mugello, ma il suo vantaggio è di soli 0.086 secondi su Johann Zarco (Pramac Racing) mentre Brad Binder (Red Bull KTM Factory Racing) piazza il terzo costruttore diverso nel warm up.
Alex Rins (Team Suzuki Ecstar) e Maverick Viñales (Monster Energy Yamaha MotoGP) chiudono la top 5, entrambi gli spagnoli sono stati un paio di decimi più lenti rispetto al ritmo di Nakagami.
Il campione del mondo in carica Joan Mir (Team Suzuki Ecstar) è caduto alla curva 11 nelle prime fasi del turno, mentre Miguel Oliveira (Red Bull KTM Factory Racing) ha avuto qualche problema con la sua RC16.
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1. Takaaki Nakagami (LCR Honda Idemitsu) – 1:46.746
2. Johann Zarco (Pramac Racing) + 0.086
3. Brad Binder (Red Bull KTM Factory Racing) + 0.243
4. Alex Rins (Team Suzuki Ecstar) + 0.248
5. Maverick Viñales (Monster Energy Yamaha MotoGP) + 0.286
6. Marc Marquez (Repsol Honda Team) + 0.349
7. Alex Marquez (LCR Honda Castrol) + 0.426
8. Danilo Petrucci (Tech3 KTM Factory Racing) + 0.434
9. Enea Bastianini (Avintia Esponsorama) + 0.467
10. Aleix Espargaro (Aprilia Racing Team Gresini) + 0.470