A 22 ans, Alexis Gougeard (ag2r-La Mondiale) a signé un numéro exceptionnel pour s'imposer dans la dix-neuvième étape du Tour d'Espagne au terme d'une échappée de 24 coureurs qu'il a prolongée en solitaire pendant 22 kilomètres. Il a devancé Oliveira (Lampre-Merida) de 38 secondes et un groupe de 4 coureurs réglé par Monfort (Lotto-Soudal).
Dans le final l'équipe Valverde a attaqué à deux reprises dans l'ascension de l'Alto de Paramera puis dans la descente sans parvenir à troubler ses adversaires et notamment Tom Dumoulin (Giant-Alpecin) qui a conforté le maillot rouge, prenant 3 secondes à Aru désormais classé à 6 secondes.
Le départ est donné à 161 coureurs à 13h11. Martin Tjallingii (LottoNL-Jumbo) est non partant.
24 hommes de se dégagent après 4 kilomètres, le peloton ne réagit pas : Knees (Team Sky), Gougeard (ag2r-La Mondiale), Moinard (BMC), Arroyo, Vilela (Caja Rural), Lemoine (Cofidis), Duarte, Duque, Valencia (Colombia), Bouet (Etixx-Quick Step), Delage (FDJ), Coppel (IAM), Oliveira (Lampre-Merida), Monfort, Van der Sande (Lotto-Soudal), Amador, Ventoso (Movistar), Berhane (MTN-Qhubeka), B. King (Cannondale-Garmin), Engoulvent (Europcar), Machado, Vorganov (Katusha), Brutt (Tinkoff-Saxo), Irizar (Trek Factory).
50 kilomètres sont parcourus dans la première heure, l'écart avec le peloton est de 12 minutes. Il est de 13'30'' quand une chute survient dans le peloton. Fabio Aru (Astana) se retrouve à terre, le maillot rouge Tom Dumoulin (Giant-Shimano) est gêné. Le peloton ralentit, Aru y reprend place mais fait appel à la voiture médicale à deux reprises.
A Avila, pour le premier passage sur la ligne d'arrivée, l'avantage des 24 échappés est de 16 minutes.
Maxime Bouet (Etixx-Quick Step) passe en tête au sommet de l'Alto de Valdavia (km 105). L'écart est de 15'40'' à 50 km de l'arrivée.
Machado part en solitaire au bas de la descente de ce col. Irizar se lance à sa poursuite mais est victime d'une crevaison. Gougeard et Duque reviennent sur l'homme de tête à 30 km du but.
Le Français lâche successivement Duque et Machado dans l'Alto de Paramera à 22 km de l'arrivée. Moinard, Monfort et Amador reviennent sur Machado.
Au sommet Gougeard a 45 d'avance sur ses quatre poursuivants qui reviennent à 15 secondes à 10 kilomètres de l'arrivée mais le coureur de l'équipe ag2r-La Mondiale ne lâche rien et finit par écoeurer ses rivaux. Il atteint la ville d'Avila avec 38 secondes d'avance et remporte sa première victoire d'étape dans un Grand Tour.
A l'arrière Rossetto (Cofidis), 18e du classement général, est victime d'une chute au moment où Movistar accélère l'allure en tête de peloton réduit à 36 unités. Valverde attaque à deux reprises mais est contrôlé par Aru. A 9 km du but, Valverde prend une légère avance sur le peloton, accompagné de Rosa (Astana). Le champion d'Espagne insiste seul mais est repris à 1,2 km de l'arrivée. Dumoulin sort accompagné du seul Dani Moreno, franchit la ligne d'arrivée à 16'16'' du vainqueur mais devance Aru et Pozzovivo (ag2r-La Mondiale) de 3 secondes.