De coureurs die na de eerste drie verreden vrije trainingen buiten de top tien geklasseerd stonden hadden in deze sessie een laatste kans op een plaats in Qualifying 2. De snelste twee coureurs mochten door naar Q2, voor de coureurs daarachter was daarmee hun startplaats op de grid beslist. De grote namen in deze Q1 sessie waren Valentino Rossi en Alex Rins. De veertigjarige Italiaan reed in FP3 weliswaar een rondetijd die goed genoeg was voor de vijfde positie, echter kwam hij daarbij buiten de baan en werd deze tijd afgenomen. Hierdoor viel de Yamaha coureur terug naar de veertiende plaats en moest hij noodgedwongen deelnemen aan Q1. In de eerste run was Rins dan ook veruit het snelste met een halve seconde marge richting Pecco Bagnaia. Aleix Espargaró had de derde tijd in handen voor Miguel Oliveira en de teleurstellende Rossi. De coureurs zochten allemaal hun pitbox op voor een nieuwe achterband terwijl het team van Rossi twee nieuwe banden monteerde. Het was zichtbaar dat er iets aan de hand was en ook crew-chief Silvano Galbusera was druk aan het gebaren. In de eerste ronde op snelheid van de tweede run ging het mis voor Johann Zarco. De Fransman verloor de voorkant van zijn KTM RC16 als gevolg van hevige chatter. Hij kon de machine eigenhandig weer lopend krijgen maar een verbetering van zijn tijd zat er niet meer in. Rins wist zijn tijd nog met een aantal honderdsten aan te scherpen terwijl Pol Espargaró dankzij een indrukwekkende ronde de tweede tijd noteerde: de twee Spanjaarden mochten daardoor verder naar Q2. Bagnaia reed de derde rondetijd wat hem de dertiende plaats op de grid oplevert, één plaats voor Rossi. De Italiaan had de tijd voor twee ronden op snelheid maar hij kreeg het niet voor elkaar om meer snelheid uit de YZR-M1 te halen. Met een vierde tijd in deze sessie zal de negenvoudig wereldkampioen morgenmiddag vanaf de veertiende plaats starten. Verder noteerden Aleix Espargaró, Karel Abraham, Miguel Oliveira, Johann Zarco, Hafizh Syahrin en Andrea Iannone een tijd in de top tien.

Q2
Met Rins en Pol Espargaró toegevoegd aan de tien snelste coureurs na FP3 gingen de twaalf coureurs de verhitte strijd aan op het zeer warme TT Circuit Assen. De asfalttemperatuur liep inmiddels op richting de 50°C en er stond vijftien minuten aan kwalificatiespektakel te wachten op de Drentse heide. Meteen vanaf de eerste seconde werd er hard gepusht door de heren coureurs. Rins wist meteen een 1’32.461 te rijden wat op dat moment de snelste ronde op het TT Circuit Assen met twee wielen ooit was. Quartararó nam geen gas terug ondanks dat zijn machine hevig schudde ter hoogte van Meeuwenmeer en nam de tweede tijd in handen voor Viñales en Márquez. Na deze eerste run kwamen de coureurs binnen voor een gloednieuwe achterband waarna er met zo’n zes minuten op de klok nog eens een ultieme aanval werd geplaatst op pole position. Viñales was de eerste die een poging deed. De Spanjaard was in de eerste drie sectoren slechts enkele honderdsten sneller dan Rins maar in de vierde sector greep hij ineens drie tienden. Márquez was op dat moment bezig om zichzelf goed te positioneren achter Dovizioso. In de daaropvolgende ronde had de Spanjaard bij het ingaan van de Haarbocht één van zijn karakteristieke saves en wist hij op ongekende wijze een valpartij te voorkomen. Hierdoor moest Márquez zijn ronde noodgedwongen afbreken en had hij daarna nog maar één ronde over. Quartararó was op dat moment met een nóg snellere ronde en ging op weg naar zijn derde pole -position van het seizoen. Met een zeer indrukwekkende 1’32.017 dook de Fransman onder de tijd van Viñales maar het was nog niet gedaan. Márquez maakte in zijn allerlaatste snelle ronde opnieuw een klein foutje waardoor hij uiteindelijk niet meer wist te verbeteren. Viñales zette alles op alles om de pole terug te claimen terwijl ook Rins nog niet uitgesloten was. Uiteindelijk kregen de Spanjaarden het niet voor elkaar maar Quartararó reed nog snellere sectortijden dan zijn ronde daarvoor en was op weg naar de eerste ronde ooit onder de 1’31. Uiteindelijk moest hij enkele honderdsten toegeven in de laatste sector en verbeterde hij zijn tijd niet. Ondanks dat behaalde Quartararó nu opnieuw de pole, zijn tweede op rij en al zijn derde dit seizoen. Viñales kwalificeerde zich als tweede en zorgde daarmee voor een Yamaha 1-2, Rins maakte de eerste startrij compleet met de derde tijd. Márquez moest toegeven aan deze drie jonge coureurs en eindigde als vierde, Mir reed zijn beste kwalificatie van het seizoen met de vijfde rondetijd. Daarachter maakten Crutchlow, Petrucci, Nakagami, Morbidelli en Miller de top tien compleet.

Tijden Q1 en Q2 gecombineerd: