Valentino Rossi yang mendapat posisi 8 pada FP4 juga berusaha jadi yang tercepat meski cuaca di sirkuit Misano sedang terik-teriknya.
Sesaat setelah mulai, Pol Espargaro jatuh di tikungan 15. Sementara Quartararo, Rossi, dan Franco Morbidelli menguasai jalnnya kualifikasi sesi kedua.
Setengah jalannya kualifikasi, posisi 1 sampai 3 ditempati pebalap Yamaha. Bahkan jelas 5 menit berakhirnya sesi ini, Vinales berhasil menempati tempat pertama.
Jelang akhir kualifikasi, Rossi sempat melebar. Tapi ia masih punya kesempatan di menit-menit akhir.
Morbidelli berhasil menyusul ke urutan kedua, sementara Quartararo tetap di tempat ketiga. Vinales menjadi yang tercepat di kualifikasi, dan Rossi mengikuti di belakang Morbidelli.
Berikut ini hasil kualifikasi MotoGP San Marino 2020:
1 Maverick Viñales SPA Monster Yamaha (YZR-M1)
2 Franco Morbidelli ITA Petronas Yamaha (YZR-M1)
3 Fabio Quartararo FRA Petronas Yamaha (YZR-M1)
4 Valentino Rossi ITA Monster Yamaha (YZR-M1)