La sesión de entrenamientos clasificatoria en Laguna Seca se disputaba después de la sesión de entrenamientos libres de la mañana del sábado, que había estado condicionada por la niebla y las bajas temperaturas, y en la que no habían tomado parte ni Dani Pedrosa (mejor tiempo en los entrenamientos FP1 y FP2 del viernes) ni Casey Stoner. En el FP3 Jorge Lorenzo había firmado el mejor tiempo.
Con el cielo completamente despejado y temperatura más alta, la sesión cronometrada comenzaba con la salida de pista de Stefan Bradl en el "Sacacorchos" durante los primeros minutos, aunque el alemán conseguía evitar la caída.
Jorge Lorenzo tomaba la iniciativa rodando en 1'20"899, que rebajaba su mejor registro del fin de semana y ese tiempo se mantendría durante gran parte de la sesión, exactamente hasta nueve minutos del final, cuando el español volvía a rebajar su propio registro (1'20"881). Poco después se producían la caída de Ben Spies y más tarde la de Mattia Pasini. Lorenzo volvía a la carga dos minutos después marcando un tiempo de 1'20"693, sólo siete milésimas más rápido que la mejor "pole position" lograda por Casey Stoner cuando era piloto de Ducati en 2008.
A sólo tres minutos del final Stoner se ponía primero con un tiempo de 1'20"628, pero Lorenzo no había dicho su última palabra y en su última vuelta marcaba el definitivo 1'20"554 que le daba la primera posición en parrilla para la carrera del domingo. En la primera línea de parrilla también estarán Casey Stoner y Dani Pedrosa. La segunda línea estará compuesta por Ben Spies, Cal Crutchlow y Andrea Dovizioso.
Tras Lorenzo y Pedrosa, entre el resto de los pilotos españoles Álvaro Bautista ha sido séptimo, Aleix Espargaró duodécimo, Toni Elías 17º e Iván Silva 20º.
Clasificación QP MotoGP
| 1 | Jorge LORENZO | SPA | YAMAHA | 1'20.554 |
| 2 | Casey STONER | AUS | HONDA | 1'20.628 |
| 3 | Dani PEDROSA | SPA | HONDA | 1'20.906 |
| 4 | Ben SPIES | USA | YAMAHA | 1'21.094 |
| 5 | Cal CRUTCHLOW | GBR | YAMAHA | 1'21.268 |
| 6 | Andrea DOVIZIOSO | ITA | YAMAHA | 1'21.539 |
| 7 | Alvaro BAUTISTA | SPA | HONDA | 1'21.732 |
| 8 | Nicky HAYDEN | USA | DUCATI | 1'21.734 |
| 9 | Stefan BRADL | GER | HONDA | 1'21.753 |
| 10 | Valentino ROSSI | ITA | DUCATI | 1'22.544 |
| 11 | Randy DE PUNIET | FRA | ART | 1'22.886 |
| 12 | Aleix ESPARGARO | SPA | ART | 1'23.075 |
| 13 | Colin EDWARDS | USA | SUTER | 1'23.699 |
| 14 | Karel ABRAHAM | CZE | DUCATI | 1'23.704 |
| 15 | Yonny HERNANDEZ | COL | BQR | 1'23.769 |
| 16 | Michele PIRRO | ITA | FTR | 1'23.877 |
| 17 | Toni ELIAS | SPA | DUCATI | 1'23.898 |
| 18 | Mattia PASINI | ITA | ART | 1'24.017 |
| 19 | Danilo PETRUCCI | ITA | IODA | 1'24.227 |
| 20 | Ivan SILVA | SPA | BQR | 1'24.560 |
| 21 | James ELLISON | GBR | ART | 1'24.715 |
