Pol Espargaró (Pons 40 HP Tuenti) ha vuelto con fuerza en la sesión clasificatoria tras la caída en la tanda matinal y ha conseguido su segunda pole de la temporada imponiéndose en un nuevo duelo con su rival y líder del Campeonato Marc Márquez. El leridano del CatalunyaCaixa Repsol se ha quedado a 69 milésimas de Espargaró y defenderá su ventaja en la clasificación general desde la segunda posición. Completará la primera fila el italiano Andrea Iannone, que escala un puesto por la sanción impuesta al francés Johan Zarco (JiR Moto2) por la maniobra realizada en la FP3 matinal en la que ha derribado a Espargaró. El francés ha firmado el tercer mejor registro de la QP pero deberá salir desde la 18ª plaza por decisión de la Dirección de Carrera.
Alex de Angelis (NGM Mobile Forward Racing), Thomas Luthi (Interwetten Paddock) y Bradley Smith (Tech 3 Racing) conformarán la segunda línea en la parrilla de Mugello, en el caso del británico pese a una caída de última hora. Scott Redding (Marc VDS Racing), Esteve Rabat (Pons HP Tuenti 40) y Takaaki Nakagami (Italtrans Racing) formarán la tercera línea.
Simone Corsi (Cam IodaRacing Project) también se ha caído y saldrá desde el undécimo puesto de la parrilla. Mike di Meglio, que corre este fin de semana con el MZ Racing, Mika Kallio (Marc VDS Racing) y Xavier Simeón (Tech 3 Racing) también han sido víctimas de caídas en diferentes momentos de la sesión y arrancarán respectivamente desde el 16º, 22º y 26º puestos de la parrilla.