Wie das Rennen wurde auch das Warm-up der MotoGP-Klasse in Assen nach vorne verlegt – um der Formel 1-Übertragung aus Baku auszuweichen. Um 9:10 Uhr statt wie üblich im 9:40 Uhr starteten die Piloten der Königsklasse in ihre 20-minütige Session. Das Rennen der Moto3-Klasse startet wie üblich um 11 Uhr, das MotoGP-Rennen folgt um 13 Uhr und die Moto2-Piloten starten um 14:30 Uhr in ihr achtes Saisonrennen. Zu Beginn der Session ergoss sich plötzlich wieder Regen über den TT Circuit in Assen. Einige MotoGP-Piloten verbrachten die ersten Minuten des Warm-ups damit, auf Regenreifen umrüsten zu lassen und sich eine Regenkombi überzustreifen. Mit 1:52,113 war Ducati-Pilot Álvaro Bautista elf Minuten vor dem Ende der Session der einzige der 23 Fahrer, der eine fliegende Runde gedreht hatte. Regen war ursprünglich erst für nach 15 Uhr prognostiziert, doch das niederländische Wetter scheint der Hoffnung vieler Fahrer auf ein trockenes Rennen einen Strich durch die Rechnung zu machen. Dunkle Wolken brachten starken Regen mit sich. Fünf Minuten vor Schluss rückten Valentino Rossi und Tito Rabat aus. Weitere Fahrer folgten ihnen. Am Ende des Warm-ups lag Vorjahressieger Jack Miller mit 1:51,203 min vor Marc Márquez, der 0,017 sec einbüßte. Dahinter folgten Andrea Iannone (Suzuki) +0,637 sec, Álvaro Bautista (Ducati) +0,910 sec, Alex Rins (Suzuki) +1,380 sec, Tito Rabat (Honda) +1,638 sec und WM-Leader Maverick Viñales +2,069 sec. Valentino Rossi lag mit 1,2,76 sec Rückstand auf Platz 10. Jonas Folger beendete das Warm-up auf dem 14. Platz mit 5,263 sec Rückstand. Insgesamt absolvierten nur 15 von 23 Piloten eine fliegende Runde.