The Doctor berhasil jadi yang tercepat dengan catatan waktu 1 menit 46.543 detik, pada tes ke-1 dan 2 Rossi masih tercecer bahkan tidak mampu tembus 10 besar.
Di posisi kedua ditempati sang rival Marc Marquez dengan catatan waktu 1 menit 46.865 detik lebih lambat 0.322 detik dari Rossi, diposisi ketiga dihuni pembalap anyar Ducati Jorge Lorenzo.
Dengan hasil free practice 3 dipastikan 10 pembalap masuk ke kualifikasi dua, dan berikut 10 pembalap yang masuk ke fase kualifikasi 2 GP Italia 2017 menurut hasil kombinasi sesi latihan 1, 2 dan 3.
1. Valentino Rossi
2. Marc Marquez
3. Jorge Lorenzo
4. Alvaro Bautista
5. Maverick Vinales
6. Tito Rabat
7. Michele Pirro
8. Andrea Dovizioso
9. Dani Pedrosa
10. Aleix Espargaro
Hasil free practice 3 Mugello.
1. Valentino Rossi
2. Marc Marquez ESP
3. Jorge Lorenzo
4. Alvaro Bautista
5. Maverick Viñales
6. Tito Rabat
7. Michele Pirro
8. Andrea Dovizioso
9. Dani Pedrosa
10. Aleix Espargaro
11. Johann Zarco
12. Scott Redding
13. Danilo Petrucci
14. Cal Crutchlow
16. Andrea Iannone
17. Jonas Folger
18. Pol Espargaro
19. Loris Baz
20. Sam Lowes
21. Jack Miller
22. Bradley Smith
23. Karel Abraham
24. Sylvain Guintoli