مارکز در صدر تمرین سوم موتو جی پی ژاپن قرار گرفت درحالی‌که روسی بافاصله کم در تعقیب او قرار داشت. ماوریک وینیالز اما در میان 10 نفر برتر قرار نگرفت و به‌صورت مستقیم به Q2 صعود نکرد.
بعد از تمرین‌های بارانی جمعه در پیست موته‌گی ژاپن، هوا در روز شنبه نیز به همین منوال بود و هیچ موتورسواری نتوانست رکورد 1:54.877 داویتسیوزو را تهدید کند. تا 11 دقیقه مانده به پایان تمرین سوم، هیچ موتورسواری زمان دیروز خود را بهبود نبخشیده بود و تا 5 دقیقه مانده به پایان تمرین نیز 10 نفر برتر بدون تغییر مانده بودند. تیتو رابات اولین موتورسواری بود که زمانی بهتر از بهترین زمان ثبت‌شده خود در روز جمعه ثبت کرد.
در این زمان مارک مارکز با زمان 1:55.508 جلوتر از بقیه موتورسواران قرار داشت. خورخه لورنزو نیز با فاصله 5 صدم ثانیه در مکان دوم ایستاده بود. آندره ایانونه که از قطعه جدید ایرودینامیکی که دیروز معرفی شد استفاده می‌کرد، توانست زمان 1:55.499 را ثبت کرده و جلوتر از مارکز قرار گیرد. اما مارکز در لحظات انتهایی تمرین توانست زمان بهتری ثبت کرده و خود را دوباره به پیشتازی برساند.
ولنتینو روسی که تا اواخر تمرین در جایگاه دوازدهم رده‌بندی کلی قرار داشت از معدود موتورسوارانی بود که توانست زمان تمرینات جمعه را بهبود بخشد. او با زمان 1:55.51 به جمع ده نفر برتر راه یافت و به‌صورت مستقیم به مرحله دوم تعیین‌خط (Q2) راه یافت. سپس روسی بعد از پرچم پایان تمرین نیز زمان خود را به 1:55.283 کاهش داد و تنها با اختلاف 29 هزارم ثانیه بعد از مارک مارکز قرار گرفت و در رده‌بندی کلی بعد از داویتسیوزو، مارکز، الیش اسپارگارو و خورخه لورنزو در جایگاه پنجم ایستاد.
زمان دیروز ایانونه کافی بود تا او را در جایگاه هفتم و پشت سر یوهان زارکو قرار دهد. دنیلو پتروچی و دنی پدروسا نیز با زمان‌های دیروز خود هشتم و نهم شدند و الکس رینز که در تمرین سوم در جایگاه ششم قرار گرفت، در جدول کلی تمرینات در مکان دهم ایستاد و آخرین موتورسوار صعودکننده به Q2 بود.
ماوریک وینیالز نتوانست در تمرین سوم زمانی بهتر از 1:56.534 ثبت کرده و در جایگاه دوازدهم تمرین اول قرار گرفت. در جدول کلی او در مکان چهاردهم ایستاد. این بدین معنی است که وینیالز باید برای ورود به Q2 در تعیین‌خط تلاش کند. درحالی‌که کل کراچلو نیز تنها با اختلاف 1 صدم ثانیه از راه‌یابی به Q2 یاز ماند.
اسکات ردینگ و آلوارو باتیستا تنها موتورسوارانی بودند که در این تمرین تصادفاتی داشتند. موتورسواران زیادی نیز ازجمله روسی از پیست خارج شدند اما تصادفی نکردند.
جدول نهایی تمرین سوم جایزه‌بزرگ موتو جی پی ژاپن 2017
| رده | موتورسوار | تیم | سرعت متوسط | زمان | فاصله زمانی |
| 1 | Marc MARQUEZ | Repsol Honda Team | 298.3 | 1’55.254 | |
| 2 | Valentino ROSSI | Movistar Yamaha MotoGP | 295.1 | 1’55.283 | 0.029 / 0.029 |
| 3 | Andrea IANNONE | Team SUZUKI ECSTAR | 298.0 | 1’55.499 | 0.245 / 0.216 |
| 4 | Jorge LORENZO | Ducati Team | 294.9 | 1’55.558 | 0.304 / 0.059 |
| 5 | Aleix ESPARGARO | Aprilia Racing Team Gresini | 298.1 | 1’55.655 | 0.401 / 0.097 |
| 6 | Alex RINS | Team SUZUKI ECSTAR | 298.8 | 1’56.139 | 0.885 / 0.484 |
| 7 | Pol ESPARGARO | Red Bull KTM Factory Racing | 298.5 | 1’56.218 | 0.964 / 0.079 |
| 8 | Johann ZARCO | Monster Yamaha Tech 3 | 297.6 | 1’56.257 | 1.003 / 0.039 |
| 9 | Dani PEDROSA | Repsol Honda Team | 288.5 | 1’56.267 | 1.013 / 0.010 |
| 10 | Sam LOWES | Aprilia Racing Team Gresini | 293.2 | 1’56.281 | 1.027 / 0.014 |
| 11 | Danilo PETRUCCI | OCTO Pramac Racing | 299.4 | 1’56.329 | 1.075 / 0.048 |
| 12 | Maverick VIÑALES | Movistar Yamaha MotoGP | 297.2 | 1’56.354 | 1.100 / 0.025 |
| 13 | Andrea DOVIZIOSO | Ducati Team | 297.3 | 1’56.383 | 1.129 / 0.029 |
| 14 | Alvaro BAUTISTA | Pull&Bear Aspar Team | 295.2 | 1’56.498 | 1.244 / 0.115 |
| 15 | Cal CRUTCHLOW | LCR Honda | 291.4 | 1’56.787 | 1.533 / 0.289 |
| 16 | Bradley SMITH | Red Bull KTM Factory Racing | 291.4 | 1’56.840 | 1.586 / 0.053 |
| 17 | Hiroshi AOYAMA | EG 0,0 Marc VDS | 297.4 | 1’57.218 | 1.964 / 0.378 |
| 18 | Loris BAZ | Reale Avintia Racing | 292.1 | 1’57.237 | 1.983 / 0.019 |
| 19 | Tito RABAT | EG 0,0 Marc VDS | 292.2 | 1’57.247 | 1.993 / 0.010 |
| 20 | Karel ABRAHAM | Pull&Bear Aspar Team | 293.5 | 1’57.405 | 2.151 / 0.158 |
| 21 | Hector BARBERA | Reale Avintia Racing | 295.2 | 1’57.463 | 2.209 / 0.058 |
| 22 | Kohta NOZANE | Monster Yamaha Tech 3 | 295.8 | 1’57.497 | 2.243 / 0.034 |
| 23 | Katsuyuki NAKASUGA | Yamalube Yamaha Factory Racing | 293.7 | 1’58.528 | 3.274 / 1.031 |
| 24 | Scott REDDING | OCTO Pramac Racing | 293.6 | 1’58.730 | 3.476 / 0.202 |