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Márquez predominó en un entrenamiento accidentado
Antes de comenzar la tercera tanda de entrenamiento las novedades pasaban por la ausencia del piloto de Honda Dani Pedrosa que era remplazado por el japonés Hiroshi Aoyama. El que tampoco podía salir a pista era Eugene Laverty (Pull & Bear Aspar Team) ya que la caída en el segundo ensayo le trajo consecuencias físicas y tendrá que ser evaluado por los médicos para poder seguir compitiendo en el GP de Japón.
Durante la sesión se producían las caídas de Jack Miller (Estrella Galicia 0,0 Marc VDS), Danilo Petrucci (Octo Pramac Yakhnich), Katsuyuki Nakasuga (Yamahalube Yamaha Factory Racing), Álvaro Bautista (Aprilia Racing Team Gresini) y Jorge Lorenzo.
El actual campeón del mundo protagonizó una fuerte caída y tuvo que ser retirado de la pista en camilla, debido al golpe su continuidad para el resto del fin de semana en Motegui está en duda.
Finalmente Marc Márquez cerró una vuelta de 1m44s987 y se llevó el tercer entrenamiento. En segundo lugar se ubicó Cal Crutchlow con un tiempo de 1m45s026 y tercero finalizó Andrea Dovizioso a 0.031 del mejor tiempo hecho por Márquez.
Valentino Rossi, segundo del campeonato estableció un mejor giro de 1m45.417s para finalizar séptimo a una diferencia de 0.430s respecto a Márquez.
Tiempos del tercer entrenamiento en Motegi:
| Pos. | Num. | Piloto | País | Equipo | Moto | Km/h | Tiempo | Diferencia 1st/Prev. |
| 1 | 93 | Marc MARQUEZ | SPA | Repsol Honda Team | Honda | 303.9 | 1'44.987 | |
| 2 | 35 | Cal CRUTCHLOW | GBR | LCR Honda | Honda | 305.3 | 1'45.026 | 0.039 / 0.039 |
| 3 | 4 | Andrea DOVIZIOSO | ITA | Ducati Team | Ducati | 307.9 | 1'45.057 | 0.070 / 0.031 |
| 4 | 8 | Hector BARBERA | SPA | Ducati Team | Ducati | 309.6 | 1'45.120 | 0.133 / 0.063 |
| 5 | 41 | Aleix ESPARGARO | SPA | Team SUZUKI ECSTAR | Suzuki | 304.3 | 1'45.155 | 0.168 / 0.035 |
| 6 | 25 | Maverick VIÑALES | SPA | Team SUZUKI ECSTAR | Suzuki | 305.2 | 1'45.284 | 0.297 / 0.129 |
| 7 | 46 | Valentino ROSSI | ITA | Movistar Yamaha MotoGP | Yamaha | 303.1 | 1'45.417 | 0.430 / 0.133 |
| 8 | 44 | Pol ESPARGARO | SPA | Monster Yamaha Tech 3 | Yamaha | 304.8 | 1'45.680 | 0.693 / 0.263 |
| 9 | 99 | Jorge LORENZO | SPA | Movistar Yamaha MotoGP | Yamaha | 303.9 | 1'45.794 | 0.807 / 0.114 |
| 10 | 9 | Danilo PETRUCCI | ITA | OCTO Pramac Yakhnich | Ducati | 305.0 | 1'45.844 | 0.857 / 0.050 |
| 11 | 45 | Scott REDDING | GBR | OCTO Pramac Yakhnich | Ducati | 306.2 | 1'45.854 | 0.867 / 0.010 |
| 12 | 6 | Stefan BRADL | GER | Aprilia Racing Team Gresini | Aprilia | 304.6 | 1'46.012 | 1.025 / 0.158 |
| 13 | 68 | Yonny HERNANDEZ | COL | Pull & Bear Aspar Team | Ducati | 303.7 | 1'46.236 | 1.249 / 0.224 |
| 14 | 21 | Katsuyuki NAKASUGA | JPN | Yamalube Yamaha Factory Racing | Yamaha | 302.4 | 1'46.807 | 1.820 / 0.571 |
| 15 | 19 | Alvaro BAUTISTA | SPA | Aprilia Racing Team Gresini | Aprilia | 301.5 | 1'46.962 | 1.975 / 0.155 |
| 16 | 53 | Tito RABAT | SPA | Estrella Galicia 0,0 Marc VDS | Honda | 301.0 | 1'47.327 | 2.340 / 0.365 |
| 17 | 73 | Hiroshi AOYAMA | JPN | Repsol Honda Team | Honda | 307.5 | 1'47.522 | 2.535 / 0.195 |
| 18 | 38 | Bradley SMITH | GBR | Monster Yamaha Tech 3 | Yamaha | 302.8 | 1'47.556 | 2.569 / 0.034 |
| 19 | 43 | Jack MILLER | AUS | Estrella Galicia 0,0 Marc VDS | Honda | 299.7 | 1'48.184 | 3.197 / 0.628 |
| 20 | 76 | Loris BAZ | FRA | Avintia Racing | Ducati | 297.3 | 1'48.283 | 3.296 / 0.099 |
| 21 | 7 | Mike JONES | AUS | Avintia Racing | Ducati | 302.5 | 1'49.071 | 4.084 / 0.788 |
| 50 | Eugene LAVERTY | IRL | Pull & Bear Aspar Team | Ducati |
