フリー走行2回目は、陽が落ちた時間帯、現地時間の20時から行われた。路面温度は26度と変わらずながら気温は25度に下がり、多くのライダーがソフトタイヤまたはミディアムタイヤを履いた状態からセッションを開始した。
開始早々にはミラーとフランセスコ・バニャイア(ドゥカティ・レノボ・チーム)といったふたりのドゥカティライダーがトップ2につけた。しかしセッション開始8分、路面状況を理由に赤旗提示。フィニッシュライン上付近に破片のようなものが散らばる様子が確認できている。約7分の中断ののち、セッションは再開した。
セッション中盤、アレイシ・エスパルガロがトップに浮上。この日初めて1分54秒を切るタイムをマークした。その後残り時間15分を切ってクアルタラロ、さらにバニャイアがトップに立った。
残り時間3分を切ると、バニャイアのチームメイトであるミラーが1分53秒387のトップタイムをマーク。これまでのオールタイムラップ・レコードである1分53秒380に迫るタイムを初日にして記録する。ミラーはそのままトップをキープし、開幕戦カタールGPの初日をトップで終えた。
2番手はバニャイアでドゥカティがトップ2を占める結果となった。3番手に食い込んだのがクアルタラロ。4番手にはザルコ、5番手がアレックス・リンス(チーム・スズキ・エクスター)で、トップ5にドゥカティ勢3人のライダーが入っている。フリー走行1回目で2番手タイムだったアプリリアのアレイシ・エスパルガロは8番手。トップ10以内で終えた。
ヤマハ勢としても3番手のクアルタラロに続き、ビニャーレスが6番手。ビニャーレスはフリー走行1回目で、コースアウト時もスタートの練習を行う様子を見せていた。このスタートの改善について、ビニャーレスは公式テストのときから取り組み続けている。また、モルビデリが7番手でバレンティーノ・ロッシ(ペトロナス・ヤマハSRT)が9番手というポジションである。
対照的だったのがホンダ勢とKTM勢だ。ポル・エスパルガロはセッション中には5番手につける時間帯があったが、最終的には10番手。最後のラップではこの日2回目の転倒を喫した。ポル・エスパルガロが最上位で、ホンダ勢は10番手以下に沈んでいる。同じくKTMはビンダーの16番手が最上位という結果だった。
ルーキー勢トップは、2020年Moto2チャンピオン、エネア・バスティアニーニ(アビンティア・エスポンソラーマ・レーシング)。15番手で終えている。