Bevor im Q2 die Pole-Position ausgefahren wurde, gingen 13 Piloten im Q1 auf die Strecke, um sich einen der vier begehrten Plätze im finalen Qualifying-Durchgang zu sichern. Ruche Moodley (KTM) stellte in Misano die Q1-Bestzeit auf. Alvaro Carpe (KTM), Luca Lunetta und Stefano Nepa (beide Honda) meisterten ebenfalls den Aufstieg ins Q2. Noah Dettwiler (KTM) beendete das Q1 auf der zwölfen und somit vorletzten Position und lag 1,731 Sekunden zurück. In der ersten Hälfte des Q2 blieb David Almansas Freitags-Bestzeit (1:40,596 min) unerreicht. Für Almansa verlief das Q2 nicht nach Plan. Zur Halbzeit kam der Honda-Pilot zu Sturz. Guido Pini (KTM) vom Intact-Team konnte der über die Strecke rutschenden Honda nicht ausweichen und stürzte ebenfalls. Beide konnten die Session fortsetzen. Zu diesem Zeitpunkt führte Valentin Perrone (KTM) mit einer 1:40,667er-Runde.
 Intact-Pilot David Munoz (KTM) schraubte die Bestzeit auf 1:40,440 min herunter und übernahm sechs Minuten vor dem Ende die Führung im Q2. WM-Leader Jose Antonio Rueda (KTM) schob sich mit 0,059 sec Rückstand auf die zweite Position und notierte in der Schlussphase absolute Sektor-Bestzeiten. Munoz beobachtete die finalen Minuten aus der Box und griff nicht mehr ins Geschehen ein. An der Moto3-Maschine wurde gearbeitet. Viele Fahrer notierten absolute Sektor-Bestzeiten. Die Reihenfolge wurde in der Schlussphase kräftig durcheinander gewürfelt. Valentin Perrone übernahm mit einer 1:40,328er-Runde die Führung vor Joey Kelso und Jacob Roulston (beide KTM)e. Jose Antonio Rueda lag nur 0,110 sec zurück, verpasste die erste Startreihe aber dennoch. David Munoz wurde bis auf die fünfte Position durchgereicht. Adrian Fernandez (Honda) komplettierte die Top-6. Maximo Quiles (KTM) beendete das Qualifying nur auf der neunten Position und bildet zusammen mit Taiyo Furusato und Ryusei Yamanaka die dritte Startreihe. Alvaro Carpe landete im Q2 auf der zehnten Position und teilt sich mit Angel Piqueras und Routinier Dennis Foggia (beide KTM) die vierte Startreihe.
 Ergebnisse Moto3 Misano, Qualifying 2 (13. September): 1. Valentin Perrone (ARG), KTM, 1:40,328 min 2. Joel Kelso (AUS), KTM, +0,025 sec 3. Jacob Roulstone (AUS), KTM, +0,092 4. Jose Antonio Rueda (E), KTM, +0,110 5. David Munoz (E), KTM, +0,112 6. Adrian Fernandez (E), Honda, +0,180 7. Taiyo Furusato (J), Honda, +0,199 8. Ryusei Yamanaka (J), KTM, +0,255 9. Maximo Quiles (E), KTM, +0,277 10. Alvaro Carpe (E), KTM, +0,435 11. Angel Piqueras (E), KTM, +0,496 12. Dennis Foggia (I), KTM, +0,635 13. David Almansa (E), Honda, +0,810 14. Luca Lunetta (I), Honda, +0,941 15. Scott Ogden (GB), KTM, +0,946 16. Guido Pini (I), KTM, +0,971 17. Ruche Moodley (ZA), KTM, +1,704 18. Stefano Nepa (I), Honda, +2,702