Die MotoGP-Piloten geizten zu Beginn des zweiten Trainings in Mugello mit ihrer Präsenz auf dem Rundkurs. Wegen eines kurzen Regenschauers, der während des ersten 125er-Qualifying niedergegangen war, war die Strecke anfangs an einigen Stellen noch nass und es wurde gewartet bis es weiter auftrocknete. Das nutzten einige Fahrer aus den langsameren Teams, um sich ein wenig in Szene zu setzen. So hatte beispielsweise kurz auch Alex Hofmann die Bestzeit inne.

Zur Halbzeit der Session griffen schließlich doch noch alle Fahrer ins Geschehen ein und die Zeiten purzelten kontinuierlich nach unten. Dadurch wurden die Fahrer auf den langsamen Maschinen nach hinten durchgereicht und vorne stritten sich wieder die üblichen Verdächtigen um die besten Zeiten. Allerdings nicht bis zum Ende des Trainings, da sich dann wieder ein paar Regentropfen auf die Strecke verirrten.

Ungeachtet dessen hatte Valentino Rossi schließlich die Nase vorne, wie bereits am Vormittag. Er ließ Loris Capirossi um 24 Tausendstel hinter sich. Drittschnellster war Capirossis Ducati-Teamkollege Sete Gibernau mit knappen drei Zehntel Rückstand. Auf den Rängen vier bis sechs folgten John Hopkins, Casey Stoner und Nicky Hayden. Insgesamt waren die Zeitabstände alle sehr knapp. Dani Pedrosa als 12. war nur eine Sekunde hinter Rossis Spitzenzeit.

Alex Hofmann reihte sich in bekannten Gefilden ein. Als 16. war er wieder zweitbester Dunlop-Fahrer. Carlos Checa, als schnellster Pilot mit Dunlop-Reifen, war dieses Mal allerdings nur einen Platz vor ihm. Im ersten Training waren es noch drei Ränge gewesen.