Alex Marquez è stato il più veloce nella prima sessione di prove per il Gran Premio di Spagna, con il suo compagno di squadra e fratello Marc Marquez subito dietro. I due piloti si sono scambiati di posizione durante la sessione, ma è stato Alex a stabilire il tempo più veloce di 1:36.630s, mettendosi mezzo secondo davanti. Maverick Vinales è arrivato terzo, a meno di un decimo di secondo dietro Marc Marquez. Aleix Espargaro, della Aprilia, ha concluso al quarto posto.
Franco Morbelli, della Pramac, è riuscito a ottenere il quinto posto, nonostante fosse quasi un secondo più lento del leader nei primi allenamenti. Marco Bezzecchi, della VR46 Ducati, si è piazzato sesto. Dani Pedrosa, che è un pilota ospite della KTM in questa tappa, ha concluso come il miglior pilota KTM al settimo posto, mentre Brad Binder, il pilota a tempo pieno della KTM, è arrivato ottavo.
Jack Miller, un altro pilota della squadra KTM, ha avuto un momento difficile e si è piazzato al 16º posto. Il leader attuale del campionato, Jorge Martin, ha avuto anche lui delle difficoltà e si è classificato nono. La sensazione esordiente Pedro Acosta, che ha conquistato due podi nelle prime tre gare, ha completato il top 10 sulla sua GasGas KTM.
Fabio Di Giannantonio, Francesco Bagnaia ed Enea Bastianini, della Ducati, insieme a Fabio Quartararo, della Yamaha, sono rimasti appena fuori dal top 10. Alex Rins, compagno di squadra di Quartararo nella Yamaha, ha concluso al 17º posto. Miguel Oliveira e Miller hanno diviso i piloti Yamaha in classifica.
Johann Zarco si è trovato tra Raul Fernandez e Augusto Fernandez, nonostante abbia perso il controllo della sua moto nella Curva 8 durante la sessione. Zarco è comunque riuscito a essere il pilota più veloce della Honda, davanti a Takaaki Nakagami e Joan Mir della squadra Honda ufficiale.
Lorenzo Savadori, della Aprilia, e Stefan Bradl, pilota di test della Honda, hanno occupato le due posizioni successive. Luca Marini, pilota a tempo pieno della Honda, è arrivato ultimo.
