フリー走行2回目は気温25度、路面温度は46度にまで上昇した。序盤にトップに立ったのは、オリベイラ。2番手にリンス、3番手にクアルタラロが続き、中上は5番手につける。その後、セッション中盤にはフランセスコ・バニャイア（ドゥカティ・レノボ・チーム）が2番手に浮上したが、上位は大幅な順位変動がないままセッション終盤に入った。
残り時間が3分を切るころ、ジャック・ミラー（ドゥカティ・レノボ・チーム）が3番手に浮上。さらにリンスが1分46秒218を記録してトップに立つ。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）、クアルタラロもタイムを詰めるもリンスのタイムには届かない。
リンスがトップをキープしていたが、バニャイアが最後のアタックでリンスのタイムを0.071秒更新し、1分46秒147を記録。トップタイムでイタリアGPの初日を終えた。2番手はリンス、3番手はモルビデリ、4番手はクアルタラロだった。
レッドブル・KTM・ファクトリーレーシングはビンダーが5番手、オリベイラが6番手につけ、中上は7番手。得意のムジェロ・サーキットで、初日をホンダ最上位で終えている。2連勝中のミラーは10番手、ミルは12番手。マルク・マルケスはフリー走行2回目でも奮わず13番手で、母国グランプリを迎えたバレンティーノ・ロッシ（ペトロナス・ヤマハSRT））は21番手に沈んだ。
