Dani Pedrosa va començar amb bon peu el Gran Premi de San Marino després de fer el millor temps en la primera sessió lliure del cap de setmana. El vallesà va ser l'únic pilot de la categoria reina que va baixar d'1:35 i va acabar amb sis dècimes menys que el segon classificat, el seu company d'equip Andrea Dovizioso. A més, Pedrosa va dominar la sessió amb molta comoditat. Cap a la meitat ja es va posar al capdavant de la taula de temps, va fer la volta ràpida en diverses ocasions i va quedar molt a prop de la volta ràpida del circuit, que Valentino Rossi va fer l'any passat amb 1:34.746. «El nostre ritme ha estat força ràpid i Andre [Dovizioso] també ha acabat en una bona posició. Això és un bon senyal per a l'equip. Aquí les posicions de la graella de sortida són molt importants, perquè el primer revolt està molt a prop de la sortida i és força estret», va valorar Pedrosa. Els dos pilots de Yamaha, Jorge Lorenzo i Valentino Rossi, es van situar en la tercera i la quarta posició. El mallorquí va destacar que no s'havia sentit gens còmode sobre la moto: «He patit i no he tingut prou confiança ni en la moto ni en els pneumàtics. Tenim alguns problemes en la frenada, en els revolts ràpids i en l'acceleració.»

En Moto 2, Alex de Angelis va fer el millor temps en la cursa de casa seva, on competeix com a pilot substitut de Yusuki Teshima. El de San Marino va estar a punt de trencar la barrera d'1:40. El català Toni Elias, líder del mundial, va finalitzar en la cinquena posició, a tres dècimes del millor temps.

Marc Márquez i Pol Espargaró també van destacar pel seu bon rendiment en els 125 cc, després d'acabar segon i tercer. El pilot més ràpid de la jornada va ser Nico Terol, vencedor dels dos últims grans premis. Entre els deu primers classificats també va acabar Esteve Rabat, que va ser sisè.