La segunda jornada de ensayos de MotoGP en el IRTA pudo desarrollarse mejor que la primera del sábado. Si el primer día la pista estuvo mojada a lo largo de todo el día, el domingo se mantuvo seca durante el suficiente tiempo como para que todos lo pilotos pudiesen rodar deprisa.
En realidad los pilotos no saltaron al circuito hasta el mediodía, ya que la intensa lluvia del día anterior no permitió que se secase hasta bien entrado el día. De hecho, Aoyama, el más madrugador, salió y volvió a entrar dadas las condiciones. A partir de la una los pilotos fueron probando, y una hora después la pista ya estaba llena.
Inicialmente fue Lorenzo quien tomo el mando, pero posteriormente Pedrosa logró el mejor tiempo. La pista nunca llegó a estar caliente, pero los tiempos fueron descendiendo hasta bajar de 1,40. Finalmente Rossi a media jornada, marcó el 1’39”525 que supuso el mejor tiempo. Álvaro Bautista sufrió una espectacular caída en Sito Pons que obligó a cerrar la pista, pero sin más consecuencias que una pequeña fractura en el dedo meñique y una distensión de ligamentos en el anular. Marc Márquez no se llegó a encontrar cómodo en ningún momento, y acabó en la séptima posición.
La jornada acabó antes de tiempo cuando un chaparrón volvió a mojar la pista, momento en el que los equipos decidieron dar por terminados los ensayos, con tres Yamaha liderando la clasificación. A destacar la actuación de Andrea Dovizioso, que logró meter en la quinta plaza su Ducati entre las Yamaha y Honda.
En cuanto a las CRT, la mejor fue la de Barberá, con Aleix Espargaró a menos de una décima.
| Pos. | Piloto | Moto | Tiempo | Dif. |
| 1 | Valentino ROSSI | YAMAHA | 1:39.525 | |
| 2 | Jorge LORENZO | YAMAHA | 1:39.540 | 0.015 |
| 3 | Cal CRUTCHLOW | YAMAHA | 1:39.574 | 0.049 |
| 4 | Dani PEDROSA | HONDA | 1:39.630 | 0.105 |
| 5 | Andrea DOVIZIOSO | DUCATI | 1:40.322 | 0.797 |
| 6 | Alvaro BAUTISTA | HONDA | 1:40.686 | 1.161 |
| 7 | Marc MARQUEZ | HONDA | 1:40.714 | 1.189 |
| 8 | Stefan BRADL | HONDA | 1:40.783 | 1.258 |
| 9 | Andrea IANNONE | DUCATI | 1:41.088 | 1.563 |
| 10 | Nicky HAYDEN | DUCATI | 1:41.325 | 1.800 |
| 11 | Hector BARBERA | FTR | 1:41.376 | 1.851 |
| 12 | Bradley SMITH | YAMAHA | 1:41.398 | 1.873 |
| 13 | Aleix ESPARGARO | ART | 1:41.444 | 1.919 |
| 14 | Danilo PETRUCCI | IODA-SUTER | 1:41.529 | 2.004 |
| 15 | Michele PIRRO | DUCATI | 1:41.603 | 2.078 |
| 16 | Randy DE PUNIET | ART | 1:41.686 | 2.161 |
| 17 | Claudio CORTI | FTR KAWASAKI | 1:41.701 | 2.176 |
| 18 | Ben SPIES | DUCATI | 1:41.702 | 2.177 |
| 19 | Karel ABRAHAM | ART | 1:41.916 | 2.391 |
| 20 | Yonny HERNANDEZ | ART | 1:42.050 | 2.525 |
| 21 | Bryan STARING | FTR-HONDA | 1:42.107 | 2.582 |
| 22 | Colin EDWARDS | FTR KAWASAKI | 1:42.154 | 2.629 |
| 23 | Hiroshi AOYAMA | FTR | 1:43.959 | 4.434 |
| 24 | Michael LAVERTY | PBM | 1:44.185 | 4.660 |
| 25 | Lukas PESEK | IODA-SUTER | 1:44.874 | 5.349 |
