Sous un ciel menaçant et quelques gouttes de pluie, le pilote espagnol de Ducati a survolé le circuit de Phillip Island, situé en bord de mer, en signant un tour fulgurant en 1 min 34,203 s.
Cela a suffi pour devancer Alex Marquez, de 1,494 seconde, tandis que Johann Zarco (Honda) s'est classé troisième et les rejoindra en première ligne.
Le leader du championnat, Jorge Martin, qui compte deux points d'avance sur Marc Marquez à cinq manches de la fin de la saison, a terminé quatrième, mais bien loin du rythme des meilleurs.
Marc Marquez a dominé les essais du matin, mais il a ensuite dérapé dans le virage n°4 en forçant un peu trop.
Sans se laisser décourager, il est rentré au stand en boitant, a enfourché sa moto de réserve et a immédiatement signé le nouveau meilleur temps.
La course sprint aura lieu plus tard samedi et la course principale dimanche, alors que des orages sont prévus.
Ces épreuves se dérouleront sans Luca Marini (Honda), qui souffre d'un virus et ne participera plus aux épreuves de ce week-end.
Phillip Island figure au calendrier depuis 1997, mais la course australienne se déroulera l'année prochaine sur un circuit urbain à Adélaïde.