Joel Kelso meraih pole position untuk kedua kalinya tahun ini setelah berhasil di Phillip Island. Dengan catatan waktu 1:46,764, Kelso melampaui Scott Ogden dengan selisih 0,069 detik. Sementara itu, Angel Piqueras menempati posisi ketiga, sedangkan Maximo Quiles, saingannya dalam perburuan posisi runner-up Kejuaraan Dunia, akan start dari posisi keempat setelah terjatuh di lap terakhir saat sesi kualifikasi Moto3 di Portugal.
Kondisi cuaca saat sesi kualifikasi yang cukup baik, tanpa hujan, dengan matahari bersinar di beberapa titik namun langit sebagian mendung. Temperatur mencapai 19ºC di udara dan 29ºC di lintasan. Meskipun dua pembalap, Jose Antonio Rueda dan Noah Dettwiler, absen karena cedera, namun 11 pembalap lainnya turut berjuang memperebutkan tempat di Q2. Pada sesi awal Q1, kecelakaan terjadi bagi Cormac Buchanan, yang sudah yang terjadi ketiga kalinya selama akhir pekan. Stefano Nepa menjadi yang pertama mencatatkan waktu terbaik, diikuti kemudian oleh Joel Esteban dengan waktu tercepat 1:47,679.
Selanjutnya, Joel Kelso berhasil mengalahkan semua pesaingnya dengan catatan waktu terbaik 1:46,764, mengungguli Scott Ogden dan Angel Piqueras. Maximo Quiles sempat memimpin sebelum terjatuh di sektor terakhir, membuatnya turun ke posisi keempat. Pembalap lainnya seperti Guido Pini, Casey O’Gorman, Adrian Fernandez, dan pembalap debutan Jesus Ríos juga berhasil menunjukkan performa baik selama sesi kualifikasi. Dengan hasil tersebut, grid posisi balapan Moto3 di Portugal telah ditentukan dengan Joel Kelso akan memimpin dari posisi terdepan, diikuti oleh Scott Ogden dan Angel Piqueras.
