予選Q1は路面状況により予定よりも5分遅れで始まった。気温は22度、路面温度は29度まで上昇。ミル、バレンティーノ・ロッシ（モンスターエナジー・ヤマハMotoGP）、フランコ・モルビデリ（ペトロナス・ヤマハSRT））、カル・クラッチロー（LCRホンダ・カストロール）などがこのセッションから予選に挑んだ。

　まず前半のアタックではA.エスパルガロがトップ、ブラッド・ビンダー（レッドブル・KTM・ファクトリーレーシング）が2番手につける。この時点でミルは6番手。

　後半のアタックに入ると、モルビデリがトップタイムを更新。その直後、クラッチローがモルビデリのタイムをわずかに上回り、1番手につける。暫定2番手のモルビデリは時間いっぱいまでアタックを行うことなく、ピットに戻った。

　ビンダーが最後のアタックで自身のタイムを更新するがトップ2のタイムに届かず、クラッチローとモルビデリがQ2進出を決めた。ロッシは7番手で17番グリッドを獲得。ミルはまさかの10番手に沈み、今季ワーストグリッドとなる20番グリッドからのスタートとなる。

　続いて行われたQ2では、前半のアタックでQ1からの予選となったモルビデリがトップタイムを記録する。2番手はミラー、3番手にはヨハン・ザルコ（エスポンソラーマ・レーシング）がつけて後半のアタックに入る。

　残り時間3分、ザルコが転倒を喫する。ここでクラッチローが2番手に浮上。クアルタラロが3番手タイムをマークした。トップは依然としてモルビデリがキープ。モルビデリは自身のトップタイムを更新して1分38秒936を記録する。

　しかし残り時間1分を切って、オリベイラがモルビデリのタイムを更新。1分38秒892を叩き出してトップに躍り出た。オリベイラはこのタイムでポールポジションを獲得。オリベイラとしては最高峰クラスで初のポールポジション獲得となるとともに、母国グランプリでポールシッターとなった。

　2番手はモルビデリ、3番手はミラーのふたりがフロントロウに並ぶ。クラッチローは4番手。2021年はヤマハのテストライダーに就任するクラッチローは、レギュラーライダーとして最後のMotoGPの決勝レースを4番グリッドから迎える。

　5番手はクアルタラロ、6番手にはこの週末、ここまで好調のブラドル。リンスは10番手で、ミルの20番グリッドとともに、スズキのふたりは後方グリッドからのスタートで、コンストラクターズタイトルに挑む。

　中上はフリー走行4回目の転倒が響いたか、11番手。2021年シーズンはMotoGPへの参戦を“休止”するアンドレア・ドヴィツィオーゾ（ドゥカティ・チーム）は12番手だった。

　なお、最終戦ポルトガルGPの予選結果により、クアルタラロが年間の予選最速ライダーに贈られるBMW・Mアワードを受賞した。