Jorge Martin tampil gemilang dalam sesi kualifikasi Grand Prix Italia di Mugello. Pembalap berkebangsaan Spanyol itu meraih pole position setelah mencatatkan waktu tercepat 1 menit 44,504 detik pada lap kedua kualifikasi Q2.
Kejutan terjadi di kualifikasi ini. Martin yang sempat mengalami kesulitan pada sesi latihan bebas, justru tampil mengesankan dan menguasai sesi kualifikasi. Lap awal yang dilakukan Martin terbukti tepat, karena mampu bertahan hingga akhir sesi meskipun ada beberapa pembalap yang mendekati catatan waktunya.
Francesco Bagnaia dari Ducati finis di urutan kedua, 0,043 detik di belakang Martin. Meski sempat memimpin, Bagnaia gagal mempertahankan posisinya akibat sebuah insiden yang membuatnya kehilangan lap terbaiknya. Namun, posisinya di barisan depan tidak tergeser karena penalti grid tiga tempat yang diterimanya akibat insiden yang melibatkan Alex Marquez di sesi sebelumnya.
Maverick Vinales dari Aprilia menjadi pembalap non-Ducati tercepat di posisi ketiga. Vinales tampil konsisten setelah rekan setimnya, Aleix Espargaro, meraih pole position di seri sebelumnya di Catalan.
Marc Marquez sempat tampil impresif dengan menempati posisi keempat sebelum mengalami kecelakaan. Pembalap asal Spanyol itu mengikuti Franco Morbidelli yang juga terjatuh saat membalap di Q1. Enea Bastianini dari Ducati menyusul di posisi kelima, diikuti oleh Morbidelli yang naik dari Q1.
Pedro Acosta, pembalap rookie dari KTM, menunjukkan performa mengesankan dengan finis di posisi ketujuh. Alex Marquez dari Gresini dan Aleix Espargaro dari Aprilia melengkapi posisi delapan dan sembilan, sedangkan Alex Rins dari Yamaha menjadi pembalap Yamaha teratas di posisi kesepuluh.
