Den nordirländska racer postade ett varv på 123,650mph på sin klassiska Suzuki XR69 - i de bästa förhållandena i veckan hittills.
Michael Rutter, Ivan Lintin och Dean Harrison och James Hillier alla postade varv utöver 122mph.
Träningen kommer att fortsätta på torsdag, med starten av racing på lördag.
Bruce Anstey avslutade sitt första övningsvarv i veckan (113.776mph) i lättviktsklassen för att sitta bara en sekund utanför Ian Loughers snabbaste varv.
Efter en röd flagga incident på Creg ny Baa och en kort fördröjning, Conor Cummins postat den snabbaste varv av Classic TT session (107.199mph).
Dunlop toppade också Junior Classic tidsblad med ett varv på 102,082 mph.
Isle of Man ryttare Andrew Dudgeon fortsatte att sätta takten i Manx Grand Prix kval, Ramsey mannen lägger en tid på 117,824mph på GSX-R Suzuki han kommer att rida i både Junior och Senior MGP tävlingar.
Fellow Manx ryttare Michael Evans toppade MGP Newcomers En leaderboard med 112.591mph.
På grund av brist på övningstid, kommer Manx Grand Prix konkurrenter att ha praxis på torsdag.
I Newcomers En session tre ryttare - Andrew Cuthbert (Sarah's), Shaun Wynne (Creg Ny Baa) och James Hinchcliffe (Graham's) - skulle tas till sjukhus efter separata krascher.
Michael Dunlop - 123,650mph
Ian Lougher - 113.893mph
John McGuinness - 107,199
Michael Dunlop - 102,082mph
Andrew Dudgeon - 117,824mph
Michael Dunlop satte den snabbaste tiden i kval på 2016 års motorcykelfestival för en tredje natt i rad på Isle of Man.