フリー走行2回目は気温33度、路面温度53度というコンディション。気温、路面温度ともに前戦スペインGPのそれとほぼ同じという状況である。序盤、ザルコがトップタイムをマークしたが、開始10分後に6コーナーで転倒。ザルコはマシンを起こしてピットに戻った。
その後、クアルタラロがザルコのトップタイムを更新。このセッションでは最初からフロントにハード、リヤにソフトタイヤを選択しているのは興味深い。前戦スペインGPからとおして、クアルタラロがこのタイヤの組み合わせを選択したのは初。一方、前戦スペインGPの決勝レースでフロント、リヤともにソフトを選択したビニャーレスもセッション序盤、同様のタイヤで走行している。前戦スペインGPから、特に午後のセッションでは大多数のライダーがフロントにハード、リヤにソフトを選択していた。
1分38秒132を記録する。さらに2番手にはポル・エスパルガロが浮上。3番手のザルコに続き、4番手にビニャーレス、5番手にフランセスコ・バニャイア（プラマック・レーシング）がつける。
残り時間20分、ポル・エスパルガロが1分37秒889を記録。トップに立つ。しかしその直後、2コーナーで転倒。ポル・エスパルガロはコーナー進入のブレーキングでバランスを崩し、コントロールを失ったまま前を走ザルコをぎりぎりで避け、そのままグラベルに向け直進。転倒した。その数分後には、同じ2コーナーでイケル・レクオーナ（レッドブルKTMテック3）が転倒している。
セッション終盤の残り時間5分、モルビデリが2番手に浮上。残り時間2分を切って、ザルコがモルビデリのタイムを更新して2番手につける。ザルコはさらにその翌周にもタイムを更新して1番手タイムをマークしたが、その直後、中上が1分37秒736を記録。トップタイムを更新。中上はそのままフリー走行2回目のセッションをトップで終えた。
中上がMotoGPクラスのフリー走行セッションでトップタイムを記録するのは自身初。前戦スペインGPの苦戦から一転、アンダルシアGPは好調な滑り出しを見せた。中上は初日総合としても8番手につけている。
セッション2番手にはザルコ、3番手にはポル・エスパルガロがつけ、モルビデリが4番手。ここまで前戦表彰台獲得が不在で、5番手にようやくビニャーレスが顔を出している。クアルタラロは続く6番手だった。ビニャーレスはフリー走行1回目のタイムで、初日総合トップで終えた。総合2番手はロッシ、3番手にはビンダーが続いている。クアルタラロは総合14番で初日を終えた。
また、終盤には半分ほどのライダーが、リヤにミディアムタイヤを選択してアタックを行っていた。このセッションのタイヤ選択が、どのように明日以降の戦略に影響することになるだろうか。
