MotoGP第13戦ヨーロッパGPの予選がスペイン・バレンシアのリカルド・トルモ・サーキットで行われ、MotoGPクラスはポル・エスパルガロ（レッドブル・KTM・ファクトリーレーシング）が2020年シーズン2度目のポールポジションを獲得。中上貴晶（LCRホンダ・イデミツ）は3番手で、2戦連続のフロントロウを獲得した。
フリー走行3回目はところどころ青空がのぞくものの、路面状況としては前日同様にウエット。気温は16度、路面温度17度のなかで始まった。こうしたコンディションにより、すべてのライダーがレインタイヤを履いてコースイン。
また、このセッションからバレンティーノ・ロッシ（モンスターエナジー・ヤマハMotoGP）が出走。ロッシは2度目のPCR検査の結果を待つために初日セッションに出走しなかったが、連続して2回のPCR検査で陰性が確認され、3戦ぶりの復帰となった。
ウエットコンディションのために、ドライとウエットのミックスコンディションとなった前日のフリー走行2回目よりもタイムは伸びない状況だ。セッション中盤を迎え、トップタイムはヨハン・ザルコ（エスポンソラーマ・レーシング）の1分41秒113。次第にコース上には陽が射し始めるが、残り時間20分を切ってもレインタイヤでの走行が続く。
セッションはそのままザルコがトップタイムで終えた。2番手はマーベリック・ビニャーレス（モンスターエナジー・ヤマハMotoGP）。ビニャーレスは前日より6基目のエンジンを投入していることから決勝レースをピットレーンスタートとなるが、加えてビニャーレスのチームクルーにひとりがPCR検査で陽性となり、このため感染の可能性がある4名のチームスタッフは検疫措置に入ることがチームにより発表されている。この4名にはモンスターエナジー・ヤマハMotoGPのチームディレクターであるマッシモ・メレガリも含まれているという。
3番手は中上、4番手はフランセスコ・バニャイア（プラマック・レーシング）、5番手はカル・クラッチロー（LCRホンダ・カストロール）だった。ジョアン・ミル（チーム・スズキ・エクスター）は10番手、ファビオ・クアルタラロ（ペトロナス・ヤマハSRT）は初日から厳しい状況が続いており、19番手。ロッシを除くすべてのライダーは前日のタイムを更新することはなかった。
フリー走行4回目前に行われた、Moto3クラスの予選では再び雨が落ち、路面はフルウエットとなった。MotoGPクラスのフリー走行4回目を迎えるころには雨が上がり、再び陽が射す天候となったものの、路面は回復しないまま。
トップタイムでセッションを終えたのはミゲール・オリベイラ（レッドブルKTMテック3）、2番手はジョアン・ミル（チーム・スズキ・エクスター）で、3番手にはジャック・ミラー（プラマック・レーシング）とフランセスコ・バニャイア（プラマック・レーシング）のドゥカティ勢が続き、5番手はフランコ・モルビデリ（ペトロナス・ヤマハSRT）だった。
中上は10番手。ビニャーレスは5コーナーで転倒を喫したが再び走行を行い、13番手。クアルタラロは18番手のタイムだった。
