Le Départ a été donné à 13h39 à 191 coureurs. Immédiatement l'Ethiopien Grmay (Lampre-Merida) attaque. Le Belge Keisse (Etixx-Quick Step) vainqueur cette année de la dernière étape du Tour d'Italie et le Canadien Duschesne (Europcar) sortent du peloton quand l'écart avec l'homme de tête est d'une minute. Ils le rejoignent au km 19.
L'avance maximale des trois hommes est de 7 minutes au km 40. L'équipe Giant-Alpecin prend les commandes du peloton. L'avance tombe a 6'05'' à 100 km de l'arrivée.
Les trois échappés ont 5'15'' d'avance au moment d'entrer dans la zone de ravitaillement à Lebrija (km 81). Le peloton est à 4'35'' à 60 km de l'arrivée, un coureur de Cofidis vient rouler à son tour.
Profitant du sprint intermédiaire de Seville (km 149,2), Iljo Keisse a distancé ses deux compagnons d'échappés mais a été repris lui-même par le peloton à 8,8 km de l'arrivée.
Les équipes Orica-GreenEdge, Tinkoff-Saxo et Giant-Alpecin ont lutté dans les derniers kilomètres en tête de peloton et jusqu'à l'amorce de la côté finale à 700 mètres de l'arrivée. Peter Sagan a semblé maîtriser le sprint mais le maillot vert de la Vuelta n'a rien pu faire contre Caleb Ewan qui avait coché précisément cette étape.
Jeudi, la sixième étape Cordoba-Sierra de Cazorla (200,3 km) proposera une arrivée au sommet d'une côte de troisième catégorie.
