MotoGP第15戦ポルトガルGPの予選がポルトガルのアウトドローモ・インターナショナル・アルガルベで行われ、MotoGPクラスはミゲール・オリベイラ（レッドブルKTMテック3）が、最高峰クラスで初めてポールポジションを獲得。中上貴晶（LCRホンダ・イデミツ）はフリー走行4回目で転倒を喫し、予選では11番手だった。
フリー走行3回目は気温19度、路面温度19度のドライコンディションで行われた。セッション序盤、中上貴晶（LCRホンダ・イデミツ）がトップタイムをマーク。中上は初日のフリー走行2回目で転倒を喫し、初日後にはそのとき指を打って痛みがある旨のコメントをしていた。
2番手には、マルク・マルケス（レプソル・ホンダ・チーム）に代わって2020年シーズンを戦ってきたステファン・ブラドルが続く。セッション開始20分には今大会が母国グランプリであるミゲール・オリベイラ（レッドブルKTMテック3）が中上のタイムを上回ってトップに浮上。その5分後にはアレイシ・エスパルガロ（アプリリア・レーシング・チーム・グレシーニ）が2番手につける。
残り時間20分を切って、中上がトップに浮上。その翌周にもタイムを更新し、1分39秒804のトップタイムをマーク。その後ファビオ・クアルタラロ（ペトロナス・ヤマハSRT）やオリベイラが中上のタイムを更新し、残り時間が10分となるころジャック・ミラー（プラマック・レーシング）がトップに立った。
残り時間が3分を切ると、タイムアタックが激しさを増していく。残り時間1分でオリベイラがトップ、中上もタイムを更新するが、オリベイラのタイムには届かない。アレックス・リンス（チーム・スズキ・エクスター）が1分39秒355のトップタイムをマーク。フリー走行2回目では転倒を喫し、このときに第2戦スペインGPで怪我を負った右肩を再び痛めたという。リンスは初日総合17番手で、フリー走行3回目でもこの終盤まで上位に浮上せずにいた。しかし、オリベイラ、さらにはミラーが最後のアタックでリンスのタイムを上回った。
フリー走行3回目をトップで終えたのは、1分39秒205を記録したミラー。2番手はオリベイラで、3番手がリンス。4番手のアンドレア・ドヴィツィオーゾ（ドゥカティ・チーム）は最後にタイムを更新。中上は5番手だった。前戦バレンシアGPでタイトルを獲得したジョアン・ミル（チーム・スズキ・エクスター）は初日のタイムを更新できず、3回のフリー走行総合としても15番手で予選Q2へのダイレクト進出を逃す結果となった。
フリー走行4回目ではポル・エスパルガロ（レッドブル・KTM・ファクトリーレーシング）がトップタイムをマーク。オリベイラが2番手、中上が3番手。中上はセッション終盤、4コーナーで転倒を喫した。4番手にはマーベリック・ビニャーレス（モンスターエナジー・ヤマハMotoGP）、そして5番手にはA.エスパルガロが入った。
