MotoGP第18戦バレンシアGPは、スペインのバレンシア、リカルド・トルモサーキットで二日目の予選を行なった。
MotoGPクラスでは、バレンティーノ・ロッシ（ヤマハYZR-M1）が1分30秒843でポールポジションを獲得。MotoGPクラスの3回のフリー走行でトップに立ったのはマルク・マルケス（ホンダRC213V）。総合12番手以下のライダーが行なう予選1回目で上位につけた、ステファン・ブラドル（ホンダRC213V）とミケーレ・ピロ（ドゥカティGP14）の二人を加え、12名のライダーによって予選2回目が争われた。予選2回目の路面コンディションはドライ。気温20度、路面温度27度というコンディションだった。
ロッシは3回のフリー走行総合では7番手、予選直前のフリー走行4回目でも7番手だったものの、予選2回目では開始4分過ぎにリーダーボードのトップに立つ。その後、ホルヘ・ロレンソ（ヤマハYZR-M1）、ポル・エスパロガロ（ヤマハYZR-M1）、アンドレア・イアンノーネ（ドゥカティGP14）に逆転されたものの、2セット目のタイヤでのアタックが始まった11分過ぎにトップを奪還。その直後にイアンノーネがトップを奪い返したが、ロッシは最後のアタックで1分30秒843を記録。2010年のフランスGP以来となる、MotoGPクラス通算50回目、グランプリ通算60回目のポールポジションを獲得した。
2番手に1分30秒975でイアンノーネが続き、イタリアGP、サンマリノGPに続くベストグリッドとなる2番手を獲得。終盤のアタックで自己ベストを更新したダニ・ペドロサ（ホンダRC213V）が、1分30秒999で3番手のフロントロウを確保した。
ロレンソは1分31秒049で4番手。フリー走行1回目から4回目までトップにつけていたマルク・マルケス（ホンダRC213V）は、フリー走行3回目で転倒。さらに予選2回目でもセッション終盤のアタック中、区間ベストを更新した直後の4コーナーで転倒を喫し、1分31秒144で5番手に終わった。これにより、マルケスのシーズン中のポールポジション獲得記録は13回となった。
6番手に1分31秒307でポル・エスパロガロ（ヤマハYZR-M1）。7番手に1分31秒324でブラッドリー・スミス（ヤマハYZR-M1）。8番手に1分31秒359でカル・クロッチロウ（ドゥカティGP14）。9番手に1分31秒426でアンドレア・ドビジオーゾ（ドゥカティGP14）が続き、予選1回目から勝ち上がったブラドルは1分31秒443で10番手に。
アレックス・エスパロガロ（フォワード-ヤマハ）が1分31秒486でオープントップの11番手を獲得。ワイルドカード参戦のミケーレ・ピロ（ドゥカティGP14）は、予選1回目を2番手で勝ち上がり予選2回目に進出したが、1分32秒617で12番手となった。
以下、予選1回目の結果順にアルバロ・バウティスタ（ホンダRC213V）が1分32秒160で13番手。スコット・レディング（ホンダRCV1000R）が1分32秒315で14番手。ヨニー・ヘルナンデス（ドゥカティGP14）が1分32秒321で15番手。16番手に1分32秒395でニッキー・ヘイデン（ホンダRCV1000R）。17番手に1分32秒443でエクトル・バルベラ（ドゥカティGP14）。青山 博一（ホンダRCV1000R）はフリー走行総合17番手で予選1回目を行なった。1分32秒449で18番手となったが、12番手から17番手の青山までの差は僅差の接戦だった。
19番手に1分32秒453でアレックス・デ・アンジェリス（フォワード-ヤマハ）が続いたが、デ・アンジェリスは予選1回目直前のフリー走行4回目で激しい転倒を喫した。ワイルドカード参戦のランディ・ド・ピュニエ（スズキGSX-RR）は1分32秒509で、20番手。以下、21番手に1分32秒683でダニロ・ペトルッチ（ART）、22番手に1分32秒808でマイケル・ラバティ（PBM）、23番手に1分33秒019でカレル・アブラハム（ホンダRCV1000R）、24番手に1分33秒972でブロック・パークス（PBM）、25番手に1分34秒510でマイク・デ・ミオ（FTR）の順で続いた。
Moto2クラスはエステブ・ラバット（カレックス）が1分35秒199でポールポジションを獲得。Moto2クラスの予選は気温19度、路面温度23度のドライコンディションで争われた。午前中に行なわれたフリー走行3回目でトップタイムを記録していたラバットは、セッション終盤に差し掛かった残り15分でリーダーボードのトップに立つと、その後、2回ファステストラップを更新。残り6分でヨハン・ザルコ（ケータハム・スーター）がラバットを逆転してトップに浮上したものの、ラバットは残り2分で1分35秒199を記録し、今シーズン11回目となるポールポジションを獲得。これにより、ラバットは中量級クラス（250、Moto2）のシーズン最多ポール獲得記録を更新した。
2番手に1分35秒242でザルコが続き、フランコ・モルビデリ（カレックス）が1分35秒420でグランプリベストグリッド、Moto2クラス初フロントロウとなる3番手を獲得。
4番手に1分35秒532でトーマス・ルティ（スーター）。5番手に1分35秒566でハビエル・シメオン（スーター）。6番手に1分35秒630でマーセル・シュローター（テック3）。7番手に1分35秒639でジョナス・フォルガー（カレックス）。8番手に1分35秒653でマーベリック・ビニャーレス（カレックス）。9番手に1分35秒670でミカ・カーリョ（カレックス）。10番手に1分35秒711でルイス・サロム（ポンス・カレックス）の順で続いた。中上 貴晶（カレックス）は1分36秒263で22番手、長島 哲太（TSR）は1分38秒326で35番手から明日の決勝レースに臨む。
Moto3クラスではニッコロ・アントネッリ（KTM）が1分39秒183でポールポジションを獲得。Moto3クラスの予選は気温20度、路面温度26度のドライコンディションで争われた。初日トップのアントネッリは、二日目午前中のフリー走行3回目で12番手に終わったものの、予選ではセッション終盤の残り3分を切ったところで1分39秒183のファステストラップを記録。グランプリ初ポールポジションを獲得した。
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ジャック・ミラー（KTM）は、残り7分で1分39秒251を記録してリーダーボードのトップに立ったが、終盤のアタックでクリアラップを得ることができず、アントネッリに逆転されて2番手。ラップタイムもフリー走行3回目の自己ベストを更新できなかった。3番手に1分39秒556でアレックス・マルケス（ホンダ）が続いたが、マルケスはリーダーボードのトップに立っていたセッション中盤に転倒。ピットに戻って再びコースに出たものの、自己ベスト更新はならなかった。明日の決勝はタイトルを争うミラーとマルケスがフロントロウからスタートすることになる。
4番手に1分39秒637でイサック・ビニャーレス（KTM）。5番手に1分39秒716でアレックス・リンス（ホンダ）。カレル・ハニカ（KTM）は1分39秒731で6番手につけたものの、終盤のアタック中に転倒を喫してしまった。7番手に1分39秒750でニコラス・アジョ（ハスクバーナ）。8番手に1分39秒775でジョン・マクフィー（ホンダ）。9番手に1分39秒869でエフレン・バスケス（ホンダ）、10番手に1分39秒884でファン・ゲバラ（カレックス‐KTM）の順で続いた。
