Nach zehn Minuten führte im FP1 der Moto2-Klasse Lokalmatador Simone Corsi (Kalex) das Feld an. Marcel Schrötter aus dem Dynavolt Intact GP Team folgte 0,319 sec dahinter auf Rang 2, ehe er von Brad Binder (Red Bull KTM Ajo) verdrängt wurde. Wenig später übernahm Le Mans-Sieger Alex Márquez (Marc VDS) in 1:53.345 Platz 1 und Luca Marini fuhr auf Platz 2. Zur Halbzeit der 40-minütigen Session hatte sich Marini in 1:53,136 min an die Spitze gesetzt, auch dahinter gab es laufend Positionswechsel: Márquez, Binder, Di Giannantonio, Navarro, Lüthi, Corsi, Lowes, Vierge und Bastianini bildeten zu diesem Zeitpunkt die Top-10. Schrötter (+ 0,715 sec) lag auf Platz 12, die KTM-Piloten Philipp Öttl (+ 2,076) und Lukas Tulovic (+ 2,346) auf 25 und 26. Der Schweizer Dominique Aegerter (MV Agusta) belegte mit 2,580 sec Rückstand Rang 28. Acht Minuten vor Schluss übernahm Jorge Navarro (Speed-up) in 1:53,029 min die Führung, Lüthi schob sich nur 0,069 sec dahinter auf Platz 2 nach vorne, während der WM-Leader Lorenzo Baldassarri nur auf Rang 15 lag (+ 0,759 sec). Fünf Minuten vor Ende setzte sich Mattia Pasini (Kalex), der in Mugello schon drei Heimsiege feierte, in 1:52,863 min erstmals an die Spitze des Klassements. In der Schlussphase lag Lüthi kurzzeitig ganz vorne, dann schoben sich aber Marini, Márquez und Di Giannantonio noch vor den Schweizer, der das FP1 somit auf Platz 4 beendete (+ 0,321 sec). Schrötter landete auf Rang 11 (+ 0,704). Der beste KTM-Pilot war Moto3-Weltmeister und Klassen-Neuling Jorge Martin als Neunter, während WM-Leader Baldassarri nach dem Crash von Le Mans mit Platz 19 in seinen Heim-GP startete. Mugello, Moto2, FP1: 1. Marini, 1:52,514 min 2. Márquez, + 0,041 sec 3. Di Giannantonio, + 0,279 4. Lüthi, + 0,321 5. Pasini, + 0,349 6. Navarro, + 0,412 7. Gardner, + 0,664 8. Nagashima, + 0,668 9. Martin, + 0,686 10. Locatelli, + 0,704 11. Schrötter, + 0,727 12. Corsi, + 0,817 13. Binder, 0,870 14. Lowes, + 0,872 15. Bulega, + 1,017 Ferner: 23. Aegerter, + 1,746 24. Öttl, + 1,796 28. Tulovic, + 2,214