MotoGP第16戦日本GP MotoGPクラスの予選がツインリンクもてぎで行われ、マルク・マルケス（レプソル・ホンダ・チーム）がもてぎで、同クラスとしては初めてポールポジションを獲得した。負傷をおして出場している中上貴晶（LCRホンダ・イデミツ）は、13番グリッドを獲得している。
MotoGPクラスのフリー走行3回目は雨による路面状況の悪化により、セッションのスタートがディレイ。定刻よりも10分ほど遅れて始まった。気温17度、路面温度20度で、フルウエットの路面コンディション。
セッション序盤はマルケスがトップタイムをマーク。マルケスはラップごとにタイムを更新し、トップをキープする。ここにドゥカティ・チームのダニロ・ペトルッチとアンドレア・ドヴィツィオーゾが続き、前日の初日で上位につけたヤマハ勢はトップ5に食い込めずにいたが、セッション開始20分を過ぎて、マーベリック・ビニャーレス（モンスターエナジー・ヤマハMotoGP）が3番手に浮上した。
セッション終盤を迎えても、トップは依然としてマルケス。セッション残り時間2分を切って、フランコ・モルビデリ（ペトロナス・ヤマハSRT）が大きくタイムを更新するも、マルケスには及ばず2番手にとどまる。しかし、ペトルッチが最後のアタックで、1分54秒710を記録してマルケスのタイムを0.174秒上回った。
ペトルッチはこのタイムでフリー走行3回目をトップで終えた。2番手はマルケス、3番手がモルビデリで、4番手はビニャーレスとヤマハ勢が続き、5番手にはスズキのテストライダーであり、今大会にワイルドカード参戦をするシルバン・ギュントーリ（チーム・スズキ・エクスター）。
初日総合トップだったファビオ・クアルタラロ（ペトロナス・ヤマハSRT）は8番手。右肩の怪我の具合が懸念される中上貴晶（LCRホンダ・イデミツ）は、ウエットコンディションのなか18周を周回して15番手だった。
なお、ギュントーリのマシンには、初日フリー走行1回目と2回目のセッションで走行したマシンに2020年型のエンジンが投入されていたが、10月19日、これについてペナルティが課された。本来はフル参戦ライダーのアレックス・リンスとジョアン・ミルと同じ仕様のエンジンがギュントーリのマシンに使われなければならなかったところ、別の仕様（2020年型）のエンジンが搭載されていたためである。このペナルティにより、フリー走行1回目と2回目についてギュントーリは失格。結果についてタイム抹消となっている。
天候は次第に回復。フリー走行4回目が始まるころには、雨はすっかり上がり、気温も上昇。すべてのライダーはレインタイヤでスタートしたものの、路面状況も次第にドライへと向かっていった。
セッション残り時間15分となるころには、ジャック・ミラー（プラマック・レーシング）、ファビオ・クアルタラロ（ペトロナス・ヤマハSRT）をはじめとしてスリックタイヤへの履き替えが始まり、セッションが終わるころにはほとんどのライダーがスリックタイヤでの走行となった。
最終的に、トップタイムはマルケス、2番手がビニャーレスで、3番手がクアルタラロ。4番手にはクラッチローが続き、5番手がロッシで、ヤマハ勢が初日の総合結果のように上位を占めた。
