MotoGP第6戦イタリアGPは、イタリアのムジェロサーキットで二日目の予選を行なった。二日目は午前、午後のセッション共に好天に恵まれ、各クラス、ドライコンディションで予選が争われた。
MotoGPクラスでは、マルク・マルケス（ホンダRC213V）が1分47秒270でポールポジションを獲得。3回のフリー走行総合でトップに立ったのはダニ・ペドロサ（ホンダRC213V）。ペドロサ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、予選2回目に臨む。
予選2回目でまずトップタイムを記録したのはホルヘ・ロレンソ（ヤマハYZR-M1）。しかし、直後にマルケスがファステストラップを更新してトップに立つ。その後、各ライダー一度ピットに戻り2回目のアタックに出たのだが、マルケスが記録したタイムを上回る者はおらず、マルケスが開幕から6戦連続となるポールポジションを獲得した。
2番手に1分47秒450でアンドレア・イアンノーネ（ドゥカティGP14）が続き、MotoGPベストグリッドを獲得。ロレンソは2回目のアタックで1分47秒521とベストを更新して3番手を獲得し、ここまでの3人がフロントロウからスタートすることになった。
ペドロサは予選2回目の最後のアタックで1分47秒584を記録し4番手。5番手に1分47秒612でポル・エスパロガロ（ヤマハYZR-M1）が続いたが、2回目のアタック中に9コーナーで転倒。ポル・エスパロガロ自身に大きなダメージはなかったものの、マシンが壊れ、それ以上のアタックを行なうことができなかった。
6番手に1分47秒659でカル・クロッチロウ（ドゥカティGP14）が続き、クロッチロウは今シーズンベストグリッドを獲得。ブラッドリー・スミス（ヤマハYZR-M1）が1分47秒681で7番手。アンドレア・ドビジオーゾ（ドゥカティGP14）が1分47秒754で8番手。ステファン・ブラドル（ホンダRC213V）が1分47秒765で9番手。バレンティーノ・ロッシ（ヤマハYZR-M1）はフリー走行3回の総合では6番手だったが、予選2回目は1分47秒791で10番手となった。
予選1回目をトップで勝ち上がり、予選2回目に進出したアルバロ・バウティスタ（ホンダRC213V）が1分48秒132で11番手。予選1回目2番手のアレックス・エスパロガロ（フォワード-ヤマハ）が1分48秒218でオープンクラストップの12番手となった。バウティスタとアレックス・エスパロガロは予選直前のフリー走行4回目で転倒を喫している。
ヨニー・ヘルナンデス（ドゥカティGP14）が1分48秒722で13番手。スコット・レディング（ホンダRCV1000R）が1分48秒754で14番手。ミケーレ・ピロ（ドゥカティ GP14）が1分48秒794で15番手。カレル・アブラハム（ホンダRCV1000R）が1分48秒894で16番手。青山 博一（ホンダRCV1000R）はフリー走行3回総合18番手で予選1回目に進出、1分49秒505で17番手から決勝に臨む。
以下、18番手に1分49秒780でコーリン・エドワーズ（フォワード-ヤマハ）。19番手に1分49秒932でエクトル・バルベラ（FTR）。20番手に1分50秒505でマイケル・ラバティ（PBM）。21番手に1分50秒515でマイク・デ・ミオ（FTR）。22番手に1分50秒875でブロック・パークス（PBM）。負傷欠場のダニロ・ペトルッチ（ART）の代役として、午前中のフリー走行3回目から走行を開始したミシェル・ファブリッツオ（ART）が1分53秒116で23番手。ファブリッツォはSBKのシートをシーズン途中で失い、今回、急きょ代役に起用された。また、ニッキー・ヘイデン（ホンダRCV1000R）は、初日の走行でスペインGP以来痛みを訴えていた右手の状態が悪化したため、今レースを欠場することになった。
Moto2クラスではエステブ・ラバット（カレックス）が1分52秒718でポールポジションを獲得した。Moto2クラスの予選は気温23度、路面温度43度のドライコンディションで争われた。午前中のフリー走行3回目をトップで終えていたラバットが、予選でもセッション序盤にトップに立つ。ラバットは開始7分過ぎに1分53秒188を記録し、続く周回で1分52秒718とファステストを更新。昨年のポル・エスパロガロが記録したベストラップには届かなかったものの、今シーズン4回目のポールポジションを獲得した。ラバットは初日のウエットのフリー走行2回目を除いて、ドライのセッションを全てトップタイムで終えている。
2番手に1分52秒901でサム・ロウズ（スピードアップ）が続いた。ロウズはMoto2クラスでのベストグリッド、初のフロントロウを獲得。3番手に1分52秒915でサンドロ・コルテセ（カレックス）が続き、コルテセは開幕戦カタール以来のフロントロウスタートとなった。
4番手に1分53秒008でジョナス・フォルガー（カレックス）。5番手に1分53秒093でドミニケ・エジャーター（スーター）。6番手に1分53秒162でルイス・サロム（ポンス・カレックス）。7番手に1分53秒167でジョルディ・トーレス（スーター）。8番手に1分53秒258でフランコ・モルビデリ（カレックス）。9番手に1分53秒291でトーマス・ルティ（スーター）。10番手に1分53秒313でマーセル・シュローター（テック3）の順で続く。ミカ・カーリョ（カレックス）は1分53秒331で11番手。
中上 貴晶（カレックス）は午前中のフリー走行3回目18番手、午後の予選ではウイークベストの1分53秒610を記録し15番手から決勝に臨む。マーベリック・ビニャーレス（カレックス）は1分53秒665で16番手スタートとなった。長島 哲太（TSR）はフリー走行3回目30番手、予選では1分54秒958の自己ベストを記録し、27番手から決勝に臨む。
Moto3クラスはアレックス・リンス（ホンダ）が1分56秒999でポールポジションを獲得。Moto3クラスの予選は気温21度、路面温度36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エフレン・バスケス（ホンダ）。バスケスは開始10分過ぎにリーダーボードのトップに立つ。その後、開始17分過ぎにアレックス・マルケス（ホンダ）がトップを奪取するが、その約1分30秒後にジャック・ミラー（KTM）がトップに浮上。しかし、その直後にジャックの背後につけていたリンスが1分56秒999を記録してトップに立つ。リンスのこのタイムは昨年記録されたサーキットベストラップを更新するもの。その後、このタイムを上回る者は現れず、リンスが開幕戦カタール以来となる今シーズン2回目のポールポジションを獲得した。
ミラーはセッション終盤に1分57秒264と自己ベストを更新するが、リンスのタイムには及ばず2番手に。ヤコブ・コンフェイル（KTM）が1分57秒326で、今シーズンのベストグリッドとなる3番手を獲得した。
ホームレースのロマーノ・フェナティ（KTM）は1分57秒435で4番手。5番手に1分57秒580でアレックス・マスブー（ホンダ）。6番手に1分57秒881でアレックス・マルケス（ホンダ）。カレル・ハニカ（KTM）が、1分57秒937でグランプリベストグリッドとなる7番手を獲得。ファン・ゲバラ（カレックス‐KTM）も1分57秒967で8番手とグランプリベストグリッド獲得となった。9番手に1分57秒972でブラッド・ビンダー（マヒンドラ）。バスケスはセッション終盤に自己ベストとなる1分58秒021を記録したが、10番手に留まった。
