Eine kleine Überraschung hatte Alex de Angelis für die MotoGP parat, als am Sonntagmorgen zum Warm-up in Mugello geschritten wurde. Denn der San Marinese fuhr die Bestzeit und war dabei rund zwei Zehntel schneller als Dani Pedrosa - sehr zur Freude seines Teams, das ihn danach mit Applaus an der Box empfing. Pole-Inhaber Valentino Rossi erreichte Position drei und lag dabei knapp vier Zehntel hinter de Angelis. Casey Stoner, der aufgrund der Rundenzeiten vom Samstag damit rechnet, dass er mit Rossi um den Sieg fahren könnte, wurde lediglich 17 Tausendstel hinter dem siebenfachen Weltmeister Vierter.

Loris Capriossi, Shinya Nakano, Nicky Hyden und Colin Edwards fuhren sich noch in die Top Acht und James Toseland war als Neunter der Letzte, der innerhalb von einer Sekunde zur Bestzeit lag. Nicht geschafft hatte das unter anderem Jorge Lorenzo, der sich hinter Chris Vermeulen mit Rang elf zufrieden geben musste. Einen leichten Aufwärtstrend zeigte die D'Antin-Mannschaft, da Toni Elias und Sylvain Guintoli immerhin auf den Rängen zwölf und 14 zu finden waren. Ganz am Ende des Feldes war dafür wieder Anthony West zu finden, der für die Probleme mit Front und Heck anscheinend auch im Warm-up keine Lösung fand.