All'improvviso Maverick Viñales! Doppietta Yamaha nelle qualifiche della classe MotoGP al Gran Premio d'Italia. Al Mugello lo spagnolo, leader del Mondiale piazza un tempo clamoroso che dà tanto margine nei confronti di Valentino Rossi, pienamente ristabilito sia dall'incidente in motocross che dalla caduta avvenuta durante l'ultima sessione di prove libere. Terza posizione per Andrea Dovizioso davanti a un eccellente Michele Pirro, mentre il limite superato in Curva 9 arretra Danilo Petrucci dalla momentanea seconda alla nona posizione. Solo sesto Marc Marquez che non riesce a sfruttare le scie, ed è preceduto anche dal compagno di box Dani Pedrosa ma resta davanti a Jorge Lorenzo, che piazza comunque un buon settimo tempo e mostra dei progressi con la Ducati. Male Johan Zarco che è solo undicesimo, peggio riesce a fare Andrea Iannone che chiude in sedicesima posizione.

Cercano di fare un tempo per primi i due della KTM, con Smith che si porta dietro Pol Espargaro ma si fa sopravanzare nettamente dallo spagnolo. Ancora meglio fanno Hector Barbera e Loris Baz, prima che l'ottimo crono fatto segnare da Folger preceda i primi tempi dei "big" di questa prima fase di qualificazione: Danilo Petrucci batte per un paio di centesimi il tedesco, mentre sia Iannone che Crutchlow faticano e restano lontano dai tempi che valgono l'accesso alla seconda fase delle prove, quella che vale i primi posti in griglia. Zarco, evidentemente con tanta confidenza nei mezzi suoi e della moto, decide di uscire in pista con poco meno di sette minuti sul cronometro prima della bandiera a scacchi: il crono del francese non è ancora buono per balzare davanti a tutti, ma nel frattempo ci pensa Barbera a mettersi in testa, con Crutchlow che a sua volta lo precede. Finale di Q1 davvero caldissimo, Zarco ci riprova e con un ultimo settore clamoroso si porta in testa, seguito da un Petrucci molto caldo. Alle loro spalle non c'è nessuno che riesce ad insidiarli, così il transalpino riesce anche a limare ulteriormente il proprio tempo. Appena fuori Cal Crutchlow, male Iannone che è solo sesto e partirà dalla sedicesima casella.

In avvio di seconda manche c'è Marquez che va a piazzarsi subito in scia a Lorenzo che fa da traino, ma il campione del mondo 2015 quasi rallenta il suo connazionale. Partono molto bene gli italiani, che guadagnano la prima posizione prima con Pirro e poi con Petrucci, ma la strada da fare verso la pole è ancora lunga. E infatti è il campione del mondo in carica a mettersi davanti a tutti, ma è ancora l'abruzzese della Ducati clienti a stampare il tempone, seguendo la scia di Pedrosa che sale in terza posizione davanti a Valentino Rossi. Risale all'improvviso la china anche l'altra Yamaha ufficiale, con Viñales che sfiora il miglior tempo, mentre la Ducati batte un colpo ancora una volta con Jorge Lorenzo che stampa un gran crono ed è momentaneamente terzo a 5 minuti dal termine. Si chiude una sessione che non sembra avere un vero padrone: Pedrosa passa in testa prima di cedere la vetta a Bautista con l'Aprilia, ma il tempone lo piazza Viñales e rifila 6 decimi ai suoi connazionali. Secondo uno splendido Dovizioso che sfrutta il propulsore Ducati, così come Petrucci che balza a sua volta in piazza d'onore. La zampata la piazza poi Rossi che è terzo, mentre l'ultimo tentativo di Marquez viene rovinato da Zarco che passa da scia preziosa a tappo clamoroso: Marc è sesto.