Buena tercera de entrenamientos para Maverick Viñales, que ha logrado un tiempo impresionante en el FP3 del Gran Premio de Italia de MotoGP en la categoría de Moto3. La sesión ha comenzado con tranquilidad, con los pilotos rodando en tiempos discretos hasta que el asfalto de Mugello ha ido cogiendo temperatura. En los últimos minutos ha sido cuando ha comenzado el continuo ataque por parte de todos los piltoos de arriba. Luis Salom y Jonas Folger han finalizado tras Viñales.
| POS | PILOTO | MOTO | TIEMPO/DIF |
| 1 | Maverick VIÑALES | KTM | 1'58.328 |
| 2 | Luis SALOM | KTM | 0.425 |
| 3 | Jonas FOLGER | KALEX KTM | 0.800 |
| 4 | Alex RINS | KTM | 0.892 |
| 5 | Miguel OLIVEIRA | MAHINDRA | 1.170 |
| 6 | Jack MILLER | FTR HONDA | 1.594 |
| 7 | Niccolò ANTONELLI | FTR HONDA | 1.659 |
| 8 | Zulfahmi KHAIRUDDIN | KTM | 1.720 |
| 9 | Arthur SISSIS | KTM | 1.901 |
| 10 | Alan TECHER | TSR HONDA | 2.043 |
| 11 | Alex MARQUEZ | KTM | 2.050 |
| 12 | Alessandro TONUCCI | FTR HONDA | 2.107 |
| 13 | Brad BINDER | SUTER HONDA | 2.163 |
| 14 | Alexis MASBOU | FTR HONDA | 2.355 |
| 15 | Romano FENATI | FTR HONDA | 2.723 |
| 16 | Juanfran GUEVARA | TSR HONDA | 2.743 |
| 17 | Eric GRANADO | KALEX KTM | 2.808 |
| 18 | Jasper IWEMA | KALEX KTM | 2.851 |
| 19 | Danny WEBB | SUTER HONDA | 2.898 |
| 20 | Matteo FERRARI | FTR HONDA | 2.927 |
| 21 | Livio LOI | KALEX KTM | 3.124 |
| 22 | Niklas AJO | KTM | 3.200 |
| 23 | Isaac VIÑALES | FTR HONDA | 3.206 |
| 24 | Philipp OETTL | KALEX KTM | 3.213 |
| 25 | John McPHEE | FTR HONDA | 3.243 |
| 26 | Andrea LOCATELLI | MAHINDRA | 3.344 |
| 27 | Jakub KORNFEIL | KALEX KTM | 3.386 |
| 28 | Toni FINSTERBUSCH | KALEX KTM | 3.435 |
| 29 | Lorenzo BALDASSARRI | FTR HONDA | 3.712 |
| 30 | Hyuga WATANABE | FTR HONDA | 3.928 |
| 31 | Francesco BAGNAIA | FTR HONDA | 4.091 |
| 32 | Michael COLETTI | HONDA | 4.339 |
| 33 | Ana CARRASCO | KTM | 4.424 |