Zowel Lorenzo als zijn Fiat Yamaha teamgenoot Valentino Rossi testen tijdens de tweede dag uitvoerig een geheel nieuw chassis - het nieuwe motorblok is pas gereed in het nieuwe jaar- en de Spanjaard was ruim tweetiende van een seconde sneller dan de snelste man van de eerste dag Casey Stoner.
De tweede tijd van de dag werd gereden door Casey Stoner voor Rossi, die alleen in actie kwam tijdens de middagsessie. MotoGP nieuwkomer en huidig World Superbike kampioen Ben Spies liet wederom zien dat er komend jaar serieus rekening met hem moet worden gehouden door op ongeveer een seconde van de snelste tijd de vierde positie in te nemen op de tijdlijst van dag 2.
De zondag als vijfde gefinishte Nicky Hayden was ook gedurende de tweede dag voorin het veld te vinden en noteerde de vijfde tijd van de dag. De Amerikaan hield zich gedurende de dag voornamelijk bezig met het testen van de nieuwe Bridgestone achterbanden welke in 2010 beschikbaar zullen zijn.
Dani Pedrosa was vooral druk met het testen van de voor de Repsol Honda nieuwe Ohlins vering welke hij liet monteren onder zijn 2010 Honda RC212V. De winnaar van de race op zondag noteerde de zesde tijd. Teamgenoot Dovizioso, die rond de middag ten val kwam maar daarbij niet geblesseerd raakte, kwam op dinsdag niet verder dan de twaalfde tijd.
De zevende tijd was voor Randy de Puniet terwijl Mika Kallio, Loris Capirossi en Marco Melandri de top tien afsloten.
Yamaha Tech3 coureur Colin Edwards moest de tweede testdag aan zich voorbij laten, de Texaan bleef in bed met de griep.
| Pos | Rider | Team | Fastest lap | Prev. Gap | Lead. Gap | Laps |
| 1 | Jorge Lorenzo | Fiat Yamaha Team | 1:31.939 | - | - | 62 |
| 2 | Casey Stoner | Ducati Marlboro Team | 1:32.195 | +0.256 | +0.256 | 44 |
| 3 | Valentino Rossi | Fiat Yamaha Team | 1:32.528 | +0.333 | +0.589 | 55 |
| 4 | Ben Spies | Monster Yamaha Tech 3 | 1:32.942 | +0.414 | +1.003 | 61 |
| 5 | Nicky Hayden | Ducati Marlboro Team | 1:32.981 | +0.039 | +1.042 | 84 |
| 6 | Dani Pedrosa | Repsol Honda Team | 1:33.025 | +0.044 | +1.086 | 46 |
| 7 | Randy De Puniet | Lcr Honda MotoGP | 1:33.111 | +0.086 | +1.172 | 76 |
| 8 | Mika Kallio | Pramac Racing | 1:33.125 | +0.014 | +1.186 | 84 |
| 9 | Loris Capirossi | Rizla Suzuki MotoGP | 1:33.211 | +0.086 | +1.272 | 64 |
| 10 | Marco Melandri | San Carlo Honda Gresini | 1:33.326 | +0.115 | +1.387 | 85 |
| 11 | Aleix Espargaro | Pramac Racing | 1:33.345 | +0.019 | +1.406 | 74 |
| 12 | Andrea Dovizioso | Repsol Honda Team | 1:33.546 | +0.201 | +1.607 | 44 |
| 13 | Hector Barbera | Aspar Team | 1:34.206 | +0.660 | +2.267 | 100 |
| 14 | Marco Simoncelli | San Carlo Honda Gresini | 1:34.230 | +0.024 | +2.291 | 79 |
| 15 | Alvaro Bautista | Rizla Suzuki MotoGP | 1:34.540 | +0.310 | +2.601 | 74 |
| 16 | Hiroshi Aoyama | Scot Racing Team | 1:35.261 | +0.721 | +3.322 | 88 |
| 17 | Xavier Simeon | Gresini Moto 2 Team | 1:37.279 | +2.018 | +5.340 | 58 |
| 18 | Joan Olive | Promoracing | 1:37.881 | +0.602 | +5.942 | 86 |