Jorge Lorenzo ne fa un'altra e dopo il trionfo del Mugello in Catalunya sigla anche la prima pole position della sua carriera da ducatista. Il maiorchino spinge, razzola e si prende una super-pole da urlo, davanti a Marc Marquez che risolleva un week-end iniziato male, a causa delle due cadute tra FP2 e FP3. Terzo posto per Andrea Dovizioso, che conquista un'insolita, per lui, prima fila. Quarto Maverick Vinales, che torna a vedere la luce con la Yamaha, davanti ad un bravo Andrea Iannone, che continua a dimostrarsi il miglior pilota di casa Suzuki, dinanzi ad un Rins davvero in difficoltà e oggi solo 13°.
Danilo Petrucci è il primo pilota clienti, con il sesto tempo, davanti a Valentino Rossi, che brilla, si mantiene al livello dei migliori, ma paga a causa di due errori e del crollo finale della gomma, che non gli consente di migliorare il suo tempo finale. In terza fila, accanto al Dottore, partiranno Zarco e un ottimo Tito Rabat, con Crutchlow, Pedrosa e Syharin a chiudere le prime quattro file.
Q1 - Il funambolismo di Marc Marquez non gli è bastato in queste prove libere del Gp della Catalunya e il Campione del Mondo dovrà partire dal purgatorio della Q1. Il primo a lanciarsi è Alex Rins, che gira alto e chiude solo in 1'41"710, ma subito arriva Smith che batte il suo tempo, prima del passaggio di Aleix Espargaro che sfonda il muro del 41 e si avvicina addirittura al 40"0, in 1'40"018. Passa Syharin che sale al secondo posto, prima del passaggio di Morbidelli che lo scavalca. Il primo passaggio di Marquez è alto, ma quando si rilancia inizia ad accendere un casco rosso dietro l'altro, anche se frenato da un po' di prudenza dopo le cadute delle libere. Syahrin, intanto, ripassa sul traguardo e abbassa il limite in 1'40"22, ma quando arriva Marc Marquez, che scende sotto l'1'40 e piazza il miglior tempo in 1'39"439, con Miller che sfrutta la sua scia e si porta al secondo posto in 1'39"876, con un tempo che sembra spingere i due in Q2.
A 4'30" dalla fine si rilanciano tutti in pista, con Marquez che subito torna a spingere e piazza un 1'39"374 con cui lima il suo tempo precedente. Il catalano continua a spingere, ma l'attenzione è sul duello per Il secondo posto, con Miller che sembra vicino alla Q2, anche perché Rins, Aleix Espargaro e gli altri non sembrano in grado di scalfirlo. Anzi, Miller migliora e toglie un altro decimo, ma mentre nessuno se lo aspetta, ecco che Takaaki Nakagami piazza l'acuto in 1'39"663, che sorprende tutti. Nessuno si migliora, Marquez lima qualche altro millesimo e alla fine lui e Nakagami sono in Q2. Miller si deve arrendere ed è 3° (13° in griglia) davanti a Syharin e ad un deludente Rins, mentre Morbidelli è solo 8° e partirà 18°, in una griglia che sarà chiusa da Xavier Simeon, che tra FP4 e Q1 ha distrutto due moto e non ha siglato alcun tempo.
Q2 - La lotta per la pole si prospetta aspra e piena di colpi di mano, con tanti piloti che possono ambire alla partenza dal palo. Si lancia Marquez, marcato da Petrucci con entrambi che si rialzano, così come Andrea Dovizioso, che molla il gas, mentre subito inizia a martellare Jorge Lorenzo, che vola e chiude in 1'39"331, mentre si lanciano realmente gli altri protagonisti. Dovizioso soffre un po' con la Ducati e si piazza dietro Lorenzo, ma è Marquez il mattatore, che spinge e nel finale trova anche la scia di Johann Zarco che lo spara in 1'38"883, con Valentino Rossi che arriva sul traguardo e salta alle spalle dell'iridato, in seconda posizione, con Andrea Iannone che intanto si va ad inserire tra le due Ducati al quarto posto.
A 4' dalla fine ripartono, con Dovizioso che si lancia all'attacco della pole, marcato da Tito Rabat, che prova a sfruttare il traino del Dovi, che perde nel T4 e si ferma a 4 centesimi, in seconda posizione. Marquez, invece, vola e scende in 1'38"746, ma Jorge Lorenzo fa durare poco la gioia del pilota HRC e si va a prendere il best lap in 1'36"680. Dovi prova, segna due settori rossi, ma poi si trova davanti Vinales e deve accontentarsi del terzo posto, proprio davanti al pilota Yamaha, con Jorge Lorenzo che va a prendersi la pole, davanti a Marc Marquez.
Iannone è quinto, davanti a Petrucci e Rossi, che apre la terza fila con qualche rammarico per delle sbavature, che non gli permettono di andare oltre il settimo posto. 8° Zarco, davanti ad un ottimo Tito Rabat e a Cal Crutchlow, 10° nonostante un errore nel finale, che gli preclude la possibilità di migliorarsi. Chiudono la classifica Pedrosa e Syharin.