MotoGP第4戦スペインGPは、スペインのヘレスサーキットで二日目の予選を行なった。二日目も好天に恵まれたヘレスラウンド。午後は気温、路面温度共に非常に高い条件の中、予選が行なわれた。
MotoGPクラスでは、マルク・マルケス（ホンダRC213V）が1分38秒120でポールポジションを獲得。3回のフリー走行総合上位11番手以下のライダーによって争われた予選1回目をアルバロ・バウティスタ(ホンダRC213V）、ニッキー・ヘイデン（ホンダRCV1000R）の2名が上位で通過し、予選2回目に進出。予選2回目は気温28度、路面温度50度のコンディションの下、12名のライダーによって争われた。
予選2回目はホルヘ・ロレンソ（ヤマハYZR-M1）が先行。ロレンソはセッションのほとんどでリーダーボードのトップにつけていたが、終了直前、マルケスがロレンソのタイムをコンマ4秒更新するベストラップを記録。マルケスは予選直前のフリー走行4回目でもトップタイムを記録していた。開幕戦カタールから4戦連続となるポールポジションを獲得した。ロレンソは1分38秒541で2番手に。午前中のフリー走行3回目でトップタイムを記録していたダニ・ペドロサ（ホンダRC213V）が1分38秒630で3番手に続き、スペイン人ライダーがフロントロウを独占した。
4番手に1分38秒857でバレンティーノ・ロッシ（ヤマハYZR-M1）。5番手に1分39秒007でアレックス・エスパロガロ（フォワード-ヤマハ）が続いたが、フリー走行初日をトップで終えていたアレックス・エスパロガロは予選2回目終盤のアタック中に1コーナーで転倒を喫してしまい、それ以上のタイム短縮はならなかった。
6番手に1分39秒222でアンドレア・ドビジオーゾ（ドゥカティGP14）。7番手に1分39秒243でステファン・ブラドル（ホンダRC213V）。8番手に1分39秒293でポル・エスパロガロ（ヤマハYZR-M1）。9番手に1分39秒390でブラッドリー・スミス（ヤマハYZR-M1）。予選1回目2番手で予選2回目に進んだアルバロ・バウティスタ（ホンダRC213V）は1分39秒751で10番手に。コーリン・エドワーズ（フォワード-ヤマハ）は1分39秒814で今シーズンベストグリッドの11番手を獲得。ニッキー・ヘイデン（ホンダRCV1000R）は予選1回目トップで予選2回目に進出し、1分39秒826で12番手となった。予選1回目3番手の青山 博一（ホンダRCV1000R）は惜しくも予選2回目進出ならず。予選1回目で記録した1分39秒768で13番手から決勝に臨む。
ケガからの復帰レースとなるカル・クロッチロウ（ドゥカティGP14）は1分39秒849で14番手。アンドレア・イアンノーネ（ドゥカティGP14）が1分40秒118で15番手で続き、16番手に1分40秒126でカレル・アブラハム（ホンダRCV1000R）。17番手に1分40秒239でミケーレ・ピロ（ドゥカティ GP14）。18番手に1分40秒453でスコット・レディング（ホンダRCV1000R）。19番手に1分40秒566でヨニー・ヘルナンデス（ドゥカティGP14）。20番手に1分41秒009でダニロ・ペトルッチ（ART）。21番手に1分41秒124でマイケル・ラバティ（PBM）、22番手に1分41秒517でマイク・デ・ミオ（FTR）、23番手に1分41秒702でブロック・パークス（PBM）、24番手に1分42秒052でエクトル・バルベラ（FTR）の順となった。
Moto2クラスではミカ・カーリョ（カレックス）が1分42秒766でポールポジションを獲得した。Moto2クラスの予選は気温30度、路面温度52度のドライコンディションで争われた。カーリョはセッション序盤からリーダーボードのトップをキープ。開始27分過ぎにサンドロ・コルテセ（カレックス）がカーリョを逆転。いったんはトップに立ったものの、その約4分後にカーリョはタイムを更新、さらに続くラップでベストラップとなる1分42秒766をマーク。今季初、Moto2クラス通算2度目となるポールポジションを獲得した。
コルテセは1分43秒060で2番手、開幕戦カタールに続くMoto2ベストグリッドタイとなるフロントロウスタートを獲得。セッション終盤のアタックに成功し、1分43秒174で3番手を獲得したルイス・サロム（ポンス・カレックス）がMoto2クラス初のフロントロウを獲得した。
4番手に1分43秒222でトーマス・ルティ（スーター）、5番手に1分43秒232でドミニケ・エジャーター（スーター）が続く。ポイントリーダーのエステブ・ラバット（カレックス）は、午前中のフリー走行3回目でエンジントラブルに見舞われたものの、予選で1分43秒234を記録してセカンドロウの6番手を確保。7番手に1分43秒235でジョナス・フォルガー（カレックス）。8番手に1分43秒256でマーベリック・ビニャーレス（カレックス）。9番手に1分43秒501でマーセル・シュローター（テック3）。10番手に1分43秒513でヨハン・ザルコ（ケータハム・スーター）の順で続き、中上 貴晶（カレックス）は1分43秒625で13番手。長島 哲太（TSR）は1分45秒112で29番手から決勝レースに臨む。
Moto3クラスではジャック・ミラー（KTM）が1分46秒173でポールポジションを獲得。Moto3クラスの予選は気温28度、路面温度43度のドライコンディションで争われた。セッション序盤をリードしたのは開始6分過ぎにリーダーボードのトップに立ったイサック・ビニャーレス（KTM）。ミラーは開始18分過ぎにこれを逆転してトップに立つが、すぐにアレックス・リンス（ホンダ）がトップを奪取。さらにその直後、再びビニャーレスがファステストラップを更新してトップを奪い返す。
しかし、ミラーは開始33分でポールレコードを更新する1分46秒287を記録してトップに立つと、続く周回もファステストを更新する1分46秒173を記録。2番手にコンマ615秒差をつけて、アメリカズGPからの3戦連続ポールポジションを獲得した。
2番手に終盤のアタックで1分46秒788を記録したニッコロ・アントネッリ（KTM）が続き、リンスは1分46秒867で3番手。ビニャーレスは1分46秒867で4番手となった。
以下、5番手に1分46秒884でアレックス・マルケス（ホンダ）。6番手に1分47秒012でフランシスコ・バグナイア（KTM）。7番手に1分47秒049でエフレン・バスケス（ホンダ）。8番手に1分47秒262でニコラス・アジョ（ハスクバーナ）。9番手に1分47秒329でジョン・マクフィー（ホンダ）。10番手に1分47秒378でロマーノ・フェナティ（KTM）の順で続いた。
