予選Q1は気温21度、路面温度34度のドライコンディションで行われた。午前中は低めだった気温、路面温度も、Q1が始まるころには前日のフリー走行2回目の時間帯近くにまで上昇。Q1から予選に挑むのは、ドヴィツィオーゾ、中上、アレックス・リンス（チーム・スズキ・エクスター）、ジャック・ミラー（プラマック・レーシング）、フランセスコ・バニャイア（プラマック・レーシング）など12名のライダー。
セッション前半のアタックではミラーが1分39秒705をマークしてトップ。2番手にエスパルガロ弟がつける。ピットインの時点で、中上はトップから約1秒差の8番手。
残り時間7分を切ってセカンドアタックが始まると、中上が5番手に浮上。トップのミラーがタイムを更新してポジションをキープするなか、リンスが2番手に浮上する。中上は再びタイムを更新するも2番手タイムには及ばず、3番手につける。
しかし、中上は最後のアタックでさらにセクタータイムを詰めていき、ミラーに次ぐ2番手タイム、1分39秒547を叩き出した。この結果により、トップのミラーと2番手の中上がQ1を突破。Q2進出を果たした。
続いて始まった予選Q2は、前半のアタックではモルビデリがトップタイムをマーク。2番手にビニャーレス、3番手にはロッシがつける。開始5分でオリベイラが10コーナーで転倒。セッション前半の転倒だったため、オリベイラはその後、再びアタックを行った。
モルビデリとビニャーレスは開始5分をすぎると早くもピットイン。その間にミラーが2番手、ザルコが3番手に浮上する。もうひとりのヤマハライダー、クアルタラロは前半のアタックを終えて12番手という状況だ。
残り時間が5分となるころ、2回目のアタックが始まった。それまで12番手につけていたクアルタラロが、まずは2番手に浮上すると、残り2分を切ってトップタイムをマーク。さらにロッシが3番手に浮上した。
しかしそのクアルタラロのトップタイムを、モルビデリが最後のアタックで0.210秒更新。1分39秒を切る1分38秒798を叩き出してトップに浮上した。このモルビデリのタイムを破るライダーは現れず、モルビデリがMotoGPクラス初となるポールポジションを獲得した。
2番手はクアルタラロで、ペトロナス・ヤマハSRTがワン・ツーを占める結果となった。3番手には終盤にポジションを上げたロッシ。ロッシとしては今季初のフロントロウに並んだ。4番手はQ1から予選に臨んだミラー。ビニャーレスは5番手で、2列目から決勝レースを迎える。
KTM勢最上位はエスパルガロ弟の7番手。中上は最後までタイムを更新したがポジションを上げられず、11番手だった。
第9戦カタルーニャGPはヤマハ勢がフロントロウを席巻。2列目までに4名のヤマハライダーがそろう結果となった。
、2番手：ファビオ・クアルタラロ、3番手：バレンティーノ・ロッシ
