Bei Sonnenschein, aber kühlen 13 Grad Lufttemperatur gingen die MotoGP-Stars am Sonntag in Valencia um 9:40 Uhr in ihre finale Session vor dem Start ihres letzten Saisonrennens 2016 um 14 Uhr. Weltmeister Marc Márquez setzte sich nach seiner ersten fliegenden Runde vor den Yamaha-Piloten Jorge Lorenzo, Pol Espargaró und Bradley Smith an die Spitze. Stefan Bradl reihte sich auf Platz 9 hinter Valentino Rossi ein. Márquez verbesserte seine Zeit auf 1:31,095 min. Damit war er 0,387 sec schneller als Pole-Setter Jorge Lorenzo. Rossi hatte sich auf Platz 3 vor Smith geschoben. Die Tickets für den letzten Grand Prix der Saison waren auch 2016 heißbegehrt. Bereits zwei Monate vor dem Valencia-GP waren die Tribünen ausverkauft. Acht Minuten vor Schluss preschte Maverick Viñales mit der Suzuki GSX-RR auf Platz 2 – 0,121 sec hinter Márquez. Auf Platz 3 folgte Dovizioso vor Pol Espargaró, Lorenzo und Rossi. Stefan Bradl lag mit der Aprilia auf Rang 21 hinter KTM-Wildcard-Pilot Mika Kallio. Marc Márquez blieb mit 1:31,095 min an der Spitze und schloss das Warm-up mit 0,121 sec Vorsprung auf Suzuki-Pilot Maverick Viñales ab. Dahinter folgten Andrea Dovizioso (Ducati) +0,175 sec, Pol Espargaró (Yamaha) +0,186 sec, Andrea Iannone (Ducati) +0,239 sec, Valentino Rossi (Yamaha) +0,276 sec, Jorge Lorenzo (Yamaha) +0,340 sec, Aleix Espargaró (Suzuki) +0,496 sec, Bradley Smith (Yamaha) +0,519 sec und Cal Crutchlow (Honda) +0,598 sec. Der angeschlagene Dani Pedrosa belegte Platz 11 mit 0,902 sec Rückstand auf seinem Repsol-Teamkollegen Márquez. Stefan Bradl konnte sich noch auf den 18. Platz hinter Bautista und Laverty nach vorne schieben und büßte 1,565 sec auf die Bestzeit ein. Mika Kallio schloss das Warm-up mit der KTM RC 16 auf dem 22. Platz und letzten Platz mit 2,654 sec Rückstand ab.