Nach den widrigen Wetterbedingungen am Samstagmorgen hatte sich die Sonne zur Qualifikation am Nachmittag über dem Mazda Raceway Laguna Seca durchgesetzt. Auch Jorge Lorenzo konnte sich in seiner letzten Runde noch durchbeißen. Der Yamaha-Pilot fuhr mit einer 1:20.554 Minuten nicht nur die Pole-Position, sondern auch einen neuen Pole-Rekord ein. Casey Stoner wurde nur knapp geschlagen, der Australier musste sich mit 0.074 Sekunden Rückstand auf Platz zwei einordnen.

Dani Pedrosa sicherte sich den letzten Platz in der ersten Startreihe, er lag 0.352 Sekunden hinter Lorenzo. Ben Spies flog zwölf Minuten vor Sessionende heftig ab, fuhr zwar noch einmal raus, konnte seine Zeit aber nicht mehr verbessern und musste sich mit Rang vier begnügen. Cal Crutchlow komplettierte die Top-5, während Andrea Dovizioso die letzte Position in der zweiten Startreihe eroberte.

Alvaro Bautista fuhr auf Rang sieben und wird das Rennen am Sonntag neben Nicky Hayden und Stefan Bradl aus Reihe drei starten. Der Zahlinger war zu Qualifikationsbeginn kurz von der Strecke abgekommen. Valentino Rossi folgte als Letzter innerhalb der Top-10. Direkt hinter dem Ducati-Piloten sicherte sich Randy de Puniet mit 2.332 Sekunden Rückstand auf Lorenzo erneut den besten CRT-Platz und ließ seinen Teamkollegen Aleix Espargaro damit hinter sich.

Colin Edwards konnte sich vor den heimischen Fans auf Platz 13 verbessern, ihm folgten Karel Abraham und Yonny Hernandez. Michele Pirro fuhr auf Position 16. Toni Elias, der sich als Vertretung von Hector Barbera erst einmal an die Pramac-Ducati gewöhnen muss, landete nur auf Platz 17. Mattia Pasini folgte in der Zeitenliste. Der Italiener war wenige Minuten vor Ende der Session in Kurve zehn gestürzt. Danilo Petrucci, Ivan Silva, James Ellison und Steve Rapp bildeten den Schluss der Zeitentabelle. Der amerikanische Wildcard-Pilot büßte noch 6.333 Sekunden auf Lorenzos Pole-Runde ein.