Im 20-minütigen Warm-up hatten die MotoGP-Piloten die letzte Möglichkeit, vor dem Rennen um 14 Uhr, an ihrer Rennabstimmung und Pace zu arbeiten. Im Rennen der Königsklasse wird der 4,2 Kilometer lange Misano World Circuit Marco Simoncelli 28 Mal umrundet. Zunächst setzte sich Tech3-Pilot Pol Espargaró an die Spitze, der am Samstag im Qualifying gestürzt war und daher nur Platz 12 belegte. Doch er wurde bald von Pole-Setter Jorge Lorenzo abgelöst, der erneut wie ein Uhrwerk seine Runden drehte. Andrea Iannone wurde eine Rundenzeit gestrichen, nachdem er die Streckenmarkierungen überfuhr. Lorenzo verbesserte seine Zeit auf 1:33,118 min. Aprilia-Pilot Stefan Bradl rückte auf Platz 16 nach vorne und lag somit vor Hayden, Hernandez und Bautista. 10 Minuten vor Schluss: Jorge Lorenzo liegt 0,071 sec vor Andrea Iannone (Ducati). Dahinter folgen Dani Pedrosa (Honda), Marc Márquez (Honda), Bradley Smith (Yamaha) und Valentino Rossi (Yamaha). Marc Márquez konnte in Kurve 11 nur knapp einen Zusammenstoß mit Héctor Barberá verhindern, als er mit viel Speedüberschuss ein Überholmanöver abbrechen musste. Kurz darauf schoss Márquez mit 1:32,502 min an die Spitze. Er war damit 0,614 sec schneller als Lorenzo. Zum Vergleich: Lorenzos Pole-Zeit lag bei 1:32,146 min. Die Bestzeit von Marc Márquez blieb bestehen. Jorge Lorenzo reihte sich 0,614 sec hinter seinem spanischen Landsmann ein. Dahinter folgten Andrea Iannone, Dani Pedrosa, Pol Espargaró, Valentino Rossi, Bradley Smith und Andrea Dovizioso. Stefan Bradl erreichte mit 2,2 sec Rückstand auf Márquez Platz 17 vor Baz, Petrucci, Hayden, Miller und Bautista.