Nachdem er am Samstag in Mugello die Pole geholt hatte, erklärte Dani Pedrosa Jorge Lorenzo zum eigentlichen Favoriten für das Rennen in Italien. Doch am Sonntagmorgen zeigte der Honda-Werkspilot, dass er Lorenzo das Leben durchaus schwer machen könnte. In 1:49.750 fuhr er im Warm-up die Bestzeit und hängte seinen spanischen Landsmann dabei um rund drei Zehntelsekunden ab. Casey Stoner war knapp an Lorenzo dran, sieben Hundertstelsekunden fehlten dem Australier auf den WM-Führenden. Am Samstag hatte Stoner noch gemeint, er müsse sechs bis acht Zehntel finden, um mithalten zu können.

Hinter den Top Drei reihte sich Andrea Dovizioso ein. Der Italiener hatte rund eine halbe Sekunde auf seinen Teamkollegen an der Spitze verloren. Loris Capirossi, Colin Edwards, Randy de Puniet, Ben Spies, Nicky Hayden und Hiroshi Aoyama rundeten die Top Ten ab, die sich in rund acht Zehntelsekunden zusammengedrängt hatten. Aleix Espargaro, Marco Melandri, Marco Simoncelli, Mika Kallio und ein anscheinend gut schmerzbefreiter Alvaro Bautista komplettierten die Top 15, Hector Barbera landete auf Rang 16. Nach seinem Sturz mit offenem Schienbeinbruch am Samstagmorgen nicht dabei war Valentino Rossi.