Foi Casey Stoner, da Repsol Honda Team, que obteve a sua primeira pole position da temporada na sessão de classificação para o GP de Portugal, à frente do companheiro de equipe Dani Pedrosa.
Nos frenéticos quatro minutos finais, o tempo de 1m37,188s feito por Stoner foi suficiente para derrubar Pedrosa para o segundo lugar do grid, que tentará repetir a sua vitória do ano passado no Estoril. Completando a primeira fila está a revelação da temporada, Cal Crutchlow, da Monster Yamaha Tech 3, que assegurou a sua segunda largada na primeira fila em três corridas.
Liderando a segunda fila encontra-se Jorge Lorenzo, da Yamaha Factory Racing, cujo desempenho nesta sessão foi bastante fraco na medida em que é a primeira vez na carreira de MotoGP que não larga na primeira fila no Estoril.
Atrás dele, em quinto, o seu companheiro de equipe Ben Spies só fez a sua volta mais rápida perto do final, depois de enfrentar tráfego durante toda a sessão e que quase levou a uma colisão com Mattia Pasini, da Speed Master. Completando a segunda fila está Álvaro Bautista (San Carlo Honda Gresini). O sétimo lugar foi conquistado por Andrea Dovizioso, batido pelo britânico pela terceira vez consecutiva.
Atrás dele, Héctor Barberá teve honras de oitavo lugar para a Ducati, à frente do piloto da Ducati Team, Valentino Rossi, nono. Rossi não está satisfeito com a sua posição no grid, mas está encorajado por ter ficado a menos de um segundo do pelotão da frente. O top 10 não estaria completo sem o companheiro de equipe de Rossi, Nicky Hayden, que não foi capaz de repetir o feito de primeira fila em Jerez. Aleix Espargaró (Power Electronics Aspar) foi o melhor piloto de CRT, em 12º.
A bandeira vermelha foi mostrada a 11 minutos do final quando Randy de Puniet (Power Electronics Aspar) perdeu a dianteira da sua moto, provocando a queda de Colin Edwards da própria NGM Mobile Forward Racing. Edwards sofreu a fratura da clavícula e De Puniet uma escoriação num dedo. A sessão foi retomada pouco depois.
Iván Silva, da Avintia Blusens, escapou de uma queda ao improvisar uma manobra na sua CRT no final da sessão.