Drugi trening je odprl Miguel Oliveira s KTM-om z 1:47.185 in ga potem popravil na 1:46.584, kar je bil najboljši čas dneva skupno do takrat. KTM je prišel v Mugello z novo šasijo za tovarniške dirkače, ki se je izkazala kot napredek na testiranjih v JErezu.

Drugi trening ni bil v znamenju podiranja časov, pač pa testov za dirkaške nastavitve. Proti zaključki treninga so se začeli vendarle spreminjati tudi najhitrejši časi. Quartararo, VInales in Mir so morali prekiniti svoje hitre kroge zaradi prometa, Rins pa se je izvlekel in šel na vrh z 1:46.218. Njegov čas je deložiral Bagnaia s 1:46.147. Morbidelli, ki je po ciljni ravnini šel 20 km/h počasneje od tovarniških Yamah, je uspel priti na tretje mesto pred Quartararoja z 1:46.331.

KTM-ov napredek je pokazal Binder s petim časom in Oliveira s šestim. Mir je bil 11. s sedmimi desetinkami zaostanka, za njim je Hondin dvojec Marquez in Espargaro.

Vinales je po napaki v Arrabbiatti 2 hitri krog pokvaril in pristal na 17. mestu, medtem ko je domačin Rossi pristal na šele 21. mestu, edini, ki je bil počasnejši od njega, je bil Lecuona.