Après l'abandon de John Degenkolb (Trek-Segafredo), malade, 192 coureurs ont pris le départ de Benicassim. La perspective des difficultés du jour a séduit de nombreux attaquants. Julian Alaphilippe (Quick Step), Ruben Fernandez et Marc Soler (Movistar Team), Michael Schwarzmann (Bora-Hansgrohe), Alexis Gougeard (Ag2r La Mondiale), Davide Villella (Cannondale-Drapac), Marco Haller (Katusha-Alpecin), Matej Mohoric (UAE Team Emirates), Alexey Lutsenko (Astana), Valerio Agnoli (Bahrain-Merida), Jérémy Maison (FDJ), Merhawi Kudus (Dimension Data), Lluis Mas et Hector Saez (Caja Rural-Seguros RGA), Michel Kreder (Aqua Blue Sport) et Jetse Bol (Manzana-Postobon) sont rapidement sortis du peloton. Matvey Mamykin (Katusha-Alpecin) les a rejoints après 32km de bataille intense.
L'entente entre les 17 coureurs à l'avant de la course n'a longtemps pas suffi à construire une avance conséquente. Les équipiers du maillot rouge Chris Froome (Team Sky) ont rapidement pris la poursuite en main pour contrôler l'écart entre 3'30” et 4'30” pendant l'essentiel de l'étape. Une marge suffisante pour permettre à Davide Villella de passer en tête des quatre premières ascensions de la journée pour conforter son maillot à pois de leader du classement de la montagne.
La course s'est emballée dans les 45 derniers kilomètres, avec une accélération de Marco Haller. Alexey Lutsenko l'a rejoint à 33km de l'arrivée avec Matej Mohoric (UAE Team Emirates), ensuite distancé. La bataille à l'avant a fait exploser le groupe d'échappés tandis que le peloton laissait filer, l'écart atteignant les 7 minutes au moment d'entrer dans les 20 derniers kilomètres.
Intenable, Lutsenko a fini par lâcher Haller à trois kilomètres du but. En poursuite, Merhawi Kudus a fini à la deuxième place tandis que Julian Alaphilippe et Alexis Gougeard échouaient à revenir. Parmi les favoris, Alberto Contador (Trek-Segafredo) a montré des signes de regain de forme en finissant devant Chris Froome. Seuls Michael Woods (Cannondale-Drapac) et Esteban Chaves (Orica-Scott) les ont accompagnés tandis que Vincenzo Nibali (Bahrain-Merida) cédait 26” et Romain Bardet (AG2R-La Mondiale) 49”.
