Valpartijen en dientengevolge gele vlaggen speelden een belangrijke rol in de kwalificatie van de MotoGP, die op voorhand tussen Pecco Bagnaia en Fabio Quartararo leek te gaan. Bagnaia had onder perfecte weersomstandigheden in de derde en laatste vrije training de snelste tijd gezet, terwijl Quartararo in FP4 het snelst was geweest.
Marc Marquez was in de time-attack van FP3 onderuit gegaan en had daardoor eerst in Q1 aan de bak moeten gaan, waar hij er ternauwernood een tweede tijd uit had weten te persen achter Enea Bastianini en daarna geluk had dat beide Tech 3 KTM rijders Danilo Petrucci en Iker Lecuona crashten en niemand nog in staat was een aanval op de top 2 te doen.
In Q2 opende Quartararo zijn eerste vliegende ronde met een 1'32.097, werd daarna door Aleix Espargaro, Marc Marquez, Jorg Martin en Pecco Bagnaia vier plaatsen teruggezet, om in zijn tweede vliegende ronde met een 1'31.367 maar liefst 3 tiende onder de tijd van Bagnaia door te gaan.
In zijn tweede run had Marc Marquez zich achter Pecco Bagnaia genesteld in de hoop er een tijd uit de persen die hem op de eerste rij zou brengen, maar pushte te hard en ging over het voorwiel onderuit. Was hij niet onderuit gegaan zou het een slimme zet van Marquez zijn geweest.
In de eerste sector zat Bagnaia al tweetiende onder Quartararo's tijd, maakte er een perfecte ronde van en zette met een 1'31.065 een nieuw absoluut ronderecord, terwijl Quartararo in zijn vliegende ronde meteen in bocht 1 onderuit ging en daardoor kansloos moest toezien hoe op met nog luttele seconden te gaan Jack Miller er een tweede tijd uit wist te persen.
MotoGP Misano, uitslag kwalificatie:
| Rijder | Team | Merk | km/u | Tijd | Verschil | ||
| 1 | Francesco BAGNAIA | ITA | Ducati Lenovo Team | Ducati | 296.7 | 1'31.065 | |
| 2 | Jack MILLER | AUS | Ducati Lenovo Team | Ducati | 297.5 | 1'31.314 | 0.249 / 0.249 |
| 3 | Fabio QUARTARARO | FRA | Monster Energy Yamaha MotoGP | Yamaha | 291.1 | 1'31.367 | 0.302 / 0.053 |
| 4 | Jorge MARTIN | SPA | Pramac Racing | Ducati | 296.7 | 1'31.663 | 0.598 / 0.296 |
| 5 | Johann ZARCO | FRA | Pramac Racing | Ducati | 299.1 | 1'31.836 | 0.771 / 0.173 |
| 6 | Pol ESPARGARO | SPA | Repsol Honda Team | Honda | 296.7 | 1'31.923 | 0.858 / 0.087 |
| 7 | Marc MARQUEZ | SPA | Repsol Honda Team | Honda | 293.4 | 1'31.935 | 0.870 / 0.012 |
| 8 | Aleix ESPARGARO | SPA | Aprilia Racing Team Gresini | Aprilia | 295.0 | 1'31.937 | 0.872 / 0.002 |
| 9 | Alex RINS | SPA | Team SUZUKI ECSTAR | Suzuki | 294.2 | 1'32.017 | 0.952 / 0.080 |
| 10 | Maverick VIÑALES | SPA | Aprilia Racing Team Gresini | Aprilia | 295.8 | 1'32.121 | 1.056 / 0.104 |
| 11 | Joan MIR | SPA | Team SUZUKI ECSTAR | Suzuki | 289.5 | 1'32.426 | 1.361 / 0.305 |
| 12 | Enea BASTIANINI | ITA | Avintia Esponsorama | Ducati | 293.4 | 1'32.461 | 1.396 / 0.035 |
| Q1 | |||||||
| 13 | Takaaki NAKAGAMI | JPN | LCR Honda IDEMITSU | Honda | 292.6 | 1'32.210 | 0.334 / 0.181 |
| 14 | Michele PIRRO | ITA | Ducati Lenovo Team | Ducati | 291.1 | 1'32.287 | 0.411 / 0.077 |
| 15 | Luca MARINI | ITA | SKY VR46 Avintia | Ducati | 291.8 | 1'32.289 | 0.413 / 0.002 |
| 16 | Franco MORBIDELLI | ITA | Monster Energy Yamaha MotoGP | Yamaha | 289.5 | 1'32.296 | 0.420 / 0.007 |
| 17 | Brad BINDER | RSA | Red Bull KTM Factory Racing | KTM | 293.4 | 1'32.427 | 0.551 / 0.131 |
| 18 | Stefan BRADL | GER | Team Honda HRC | Honda | 291.1 | 1'32.439 | 0.563 / 0.012 |
| 19 | Alex MARQUEZ | SPA | LCR Honda CASTROL | Honda | 297.5 | 1'32.476 | 0.600 / 0.037 |
| 20 | Iker LECUONA | SPA | Tech 3 KTM Factory Racing | KTM | 291.8 | 1'32.481 | 0.605 / 0.005 |
| 21 | Miguel OLIVEIRA | POR | Red Bull KTM Factory Racing | KTM | 293.4 | 1'32.821 | 0.945 / 0.340 |
| 22 | Danilo PETRUCCI | ITA | Tech 3 KTM Factory Racing | KTM | 290.3 | 1'32.891 | 1.015 / 0.070 |
| 23 | Valentino ROSSI | ITA | Petronas Yamaha SRT | Yamaha | 287.2 | 1'32.967 | 1.091 / 0.076 |
| 24 | Andrea DOVIZIOSO | ITA | Petronas Yamaha SRT | Yamaha | 288.0 | 1'33.098 | 1.222 / 0.131 |