El segundo libre de la categoría reina, disputado en el trazado de Barcelona-Catalunya, volvió a estar protagonizado por los mismos hombres que ya acapararon los focos en la tanda matinal: Jorge Lorenzo y Maverick Viñales. Los dos españoles exhibieron de nuevo un buen ritmo pero, en esta ocasión, quien terminó llevándose el gato al agua fue el de Yamaha (1.41.712) por un margen de 242 milésimas. De esta forma, Lorenzo pudo devolverle el ‘golpe’ a Viñales, después de que éste le arrebatara el mejor crono ‘in extremis’ en el FP1.
Viñales y Lorenzo fueron los únicos pilotos que lograron romper la barrera del 1.42, pues Cal Crutchlow, tercero, estableció un tiempo de 1.42.011. El británico, tras ser noveno en la tanda inaugural, dio un paso adelante finalizando a algo menos de tres décimas de la cabeza.
Algo parecido le sucedió a Dani Pedrosa, quien arregló el desaguisado de la mañana (terminó décimo cuarto) con una cuarta plaza y una mejora de más de un segundo. Su compañero de equipo, Marc Márquez, no corrió la misma suerte y solo pudo ser noveno. No obstante, la posición del piloto de Honda es engañosa, pues fue de los pocos pilotos que no montó gomas nuevas en el tramo final del entrenamiento.
Scott Redding, (quinto) Valentino Rossi (sexto), Héctor Barberá (séptimo) y la dupla oficial de Ducati (Andrea Iannone octavo y Andrea Dovizioso décimo) completaron el top ten.
Fuera de este acabaron el resto de españoles: Aleix Espargaró (12º), Pol Espargaró (15º), Álvaro Bautista (16º) y Tito Rabat (20º); así como Jack Miller (19º), quien sufrió una caída, la segunda de la jornada.
Clasificación combinada primera jornada MotoGP
| Pos | Piloto | Moto | Tiempo |
| 1 | J.LORENZO | YAMAHA | 1'41.712 |
| 2 | M.VIÑALES | SUZUKI | 1'41.954 |
| 3 | C.CRUTCHLOW | HONDA | 1'42.011 |
| 4 | D.PEDROSA | HONDA | 1'42.196 |
| 5 | S.REDDING | DUCATI | 1'42.282 |
| 6 | V.ROSSI | YAMAHA | 1'42.296 |
| 7 | H.BARBERA | DUCATI | 1'42.308 |
| 8 | A.IANNONE | DUCATI | 1'42.461 |
| 9 | M.MARQUEZ | HONDA | 1'42.485 |
| 10 | A.DOVIZIOSO | DUCATI | 1'42.490 |
| 11 | Y.HERNANDEZ | DUCATI | 1'42.516 |
| 12 | A.ESPARGARO | SUZUKI | 1'42.539 |
| 13 | P.ESPARGARO | YAMAHA | 1'42.709 |
| 14 | D.PETRUCCI | DUCATI | 1'42.830 |
| 15 | E.LAVERTY | DUCATI | 1'42.870 |
| 16 | A.BAUTISTA | APRILIA | 1'43.180 |
| 17 | M.PIRRO | DUCATI | 1'43.461 |
| 18 | B.SMITH | YAMAHA | 1'43.470 |
| 19 | S.BRADL | APRILIA | 1'43.502 |
| 20 | J.MILLER | HONDA | 1'43.621 |
| 21 | T.RABAT | HONDA | 1'43.648 |
