È ancora una volta Andrea Dovizioso il migliore in pista anche nelle seconde prove libere del GP d’Italia al Mugello. Il pilota romagnolo in sella alla Ducati GP 15 ha fatto segnare il tempo 1.47.479, migliore di 4 decimi rispetto al riferimento del mattino, facendo segnare anche il nuovo giro veloce della pista. Secondo tempo per Marc Marquez (Honda), staccato di 0,164s, poi Jorge Lorenzo (Yamaha) autore del terzo tempo.

Quarto è Andrea Iannone con la seconda Ducati GP15, mentre Valentino Rossi (Yamaha) è nono. Il pilota di Tavullia è stato anche protagonista di un “dritto” alla curva San Donato quando mancavano pochi minuti alla fine del turno. Il tempo di Valentino Rossi è più lento di oltre sette decimi in confronto con quello di Dovizioso. Più staccati i due piloti con la Ducati, Michele Pirro e Danilo Petrucci rispettivamente 11/o e 12/o. Chiudono la classifica dei tempi Alex De Angelis (ART Aprilia) e Marco Melandri (Aprilia), che sono in 25ª e 26ª posizione.