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No pudo rebajar su registro matinal en la segunda tanda de libres pero, aún así, Marc Márquez terminó la primera jornada en Valencia como el hombre a batir. Al de Cervera le bastó con el tiempo marcado en la sesión inaugural (1'31.296) para ser el más veloz, pues en la segunda, pese volver a dominar, no descendió del 1'31.454. Algo similar le sucedió a Jorge Lorenzo. El balear tampoco consiguió mejorar su crono en el FP2, pero concluyó segundo en el acumulado del día gracias al registro firmado por la mañana.
Andrea Dovizioso y Aleix Espargaró sí consiguieron superarse a sí mismos en la segunda tanda, situándose tercero y cuarto respectivamente. Pedrosa, por su parte, se clasificó en quinto lugar, por delante de Cal Crutchlow, Valentino Rossi y Stefan Bradl.
El dúo del Tech3, Pol Espargaró y Bradley Smith, ocuparon la novena y la undécima plaza, respectivamente; mientras que Héctor Barberá se situó undécimo.
Randy De Puniet, con problemas con el motor de su Suzuki, no pudo pasar de decimonoveno puesto.
Clasificación combinada
| Posición | Piloto | Marca | Tiempo/Dif. |
| 1 | M.MARQUEZ | HONDA | 1'31.296 |
| 2 | J.LORENZO | YAMAHA | 1'31.489 |
| 3 | A.DOVIZIOSO | DUCATI | 1'31.558 |
| 4 | A.ESPARGARO | FORWARD YAMAHA | 1'31.565 |
| 5 | D.PEDROSA | HONDA | 1'31.647 |
| 6 | C.CRUTCHLOW | DUCATI | 1'31.731 |
| 7 | V.ROSSI | YAMAHA | 1'31.767 |
| 8 | S.BRADL | HONDA | 1'31.935 |
| 9 | P.ESPARGARO | YAMAHA | 1'32.013 |
| 10 | B.SMITH | YAMAHA | 1'32.019 |
| 11 | H.BARBERA | DUCATI | 1'32.153 |
| 12 | M.PIRRO | DUCATI | 1'32.267 |
| 13 | A.IANNONE | DUCATI | 1'32.486 |
| 14 | A.DE ANGELIS | FORWARD YAMAHA | 1'32.562 |
| 15 | Y.HERNANDEZ | DUCATI | 1'32.689 |
| 16 | A.BAUTISTA | HONDA | 1'32.711 |
| 17 | K.ABRAHAM | HONDA | 1'32.725 |
| 18 | S.REDDING | HONDA | 1'32.771 |
| 19 | R.DE PUNIET | SUZUKI | 1'32.799 |
| 20 | N.HAYDEN | HONDA | 1'33.434 |
| 21 | H.AOYAMA | HONDA | 1'33.436 |
| 22 | D.PETRUCCI | ART | 1'33.504 |
| 23 | M.LAVERTY | PBM | 1'33.737 |
| 24 | B.PARKES | PBM | 1'34.106 |
| 25 | M.DI MEGLIO | AVINTIA | 1'34.988 |