Una pole ottenuta all'ultimo momento, quella di Dani Pedrosa con la Honda ufficiale sul circuito del Mugello.

Il tempo 1.47.284 è migliore di quello di Jorge Lorenzo (Yamaha) di 0,139. Il maiorchino, in verità ha buttato letteralmente un giro buono a pochi secondi dallo scadere del tempo a disposizione, rientrando ai box, regalando in questo modo la pole al collega della Honda. Successivamente Lorenzo ha spiegato che aveva dei problemi elettronici alla sua M1 e che per sicurezza ha preferito rientrare ai box per preservare l'integrità di uno dei suoi preziosi motori. 

In prima fila scatterà per la prima volta nella carriera, un altro spagnolo, Hector Barberà con la migliore delle Ducati, quella privata del Team Pramac. Barberà guida la D16 in versione clienti, ovvero quella scartata da Valentino Rossi nei test post campionato dello scorso anno.

In seconda fila scatterà nel Gp d'Italia, l'americano Nicky Hayden con la Ducati ufficiale. Hayden ha girato in 1.47.671, a 0,126s da Pedrosa. Con l'americano della Ducati dalla seconda fila ci sarà il campione del mondo in carica della classe regina, l'australiano Casey Stoner (Honda) che ha ottenuto il quinto tempo nelle prove ufficiali. Chiude la seconda linea l'inglese Cal Crutchlow (Yamaha), che è anche stato autore di una scivolata nel turno ufficiale.

Terza fila per Andrea Dovizioso. L'italiano con la Yamaha privata del Team Tech 3 ha provato più volte ad essere almeno in prima fila, ma i suoi giri veloci sono stati disturbati sia dal traffico in pista che da qualche errore di troppo. Valentino Rossi, invece, scatterà con la sua Ducati ufficiale dalla quarta fila dello schieramento con il suo decimo tempo in 1.48.502.

Il pilota della casa bolognese accusa un ritardo di 1,218s, più o meno in linea con quelli ottenuti sulle altre piste del mondiale fino a questo momento. Davanti a Rossi, in terza fila, invece, scatterà l'americano della Yamaha Ben Spies, anche lui, come Crutchlow autore di una caduta mentre era alla ricerca di un posto in prima fila.