171 coureurs prennent le départ. 12 coureurs forment l'échappée au km 19 : Cardis (Direct Energie), Gogl (Tinkoff), Danilo Wyss (BMC), Lampaert (Etixx-Quick Step), Smukulis (Astana), Stamsnijder (Giant-Alpecin), Wallays (Lotto-Soudal), le vainqueur de la huitième étape à la Camperoña Lagutin (Katusha), Laengen (IAM), Conti (Lampre-Merida), Benedetti (Bora-Argon 18) et le mieux classé au général (65e), Rossetto (Cofidis).
Au sommet de la première ascension, l'Alto Monte Igualdo (km 99) franchi en tête par Lagutin l'écart avec le peloton est de 18'15''. Au sprint intermédiaire de Saint-Sébastien (km 110) revenu à Cardis, il approche 20 minutes.
Lagutin passe le premier au sommet de deux difficultés répertoriées en 3e catégorie et l'écart à 60 kilomètres de l'arrivée est stabilisé à 19 minutes. Passant encore une fois en tête au sommet du Puerto de Lizaieta (3e catégorie), Lagutin retrouve la maillot à pois du meilleur grimpeur qu'il avait porté pendant la neuvième étape. L'écart avec le peloton y est supérieur à 20 minutes tandis que le Belge Waeytens (Giant-Alpecin) abandonne.
Rossetto est le premier à mettre le feu aux poudres dans le groupe de tête à 30 kilomètres du but mais c'est l'attaque de Wallays, suivi seulement par Gogl, qui scinde l'échappée en deux. Le groupe, dont l'avance atteint 22 minutes, se reforme brièvement à 22,5 kilomètres de la ligne. Les attaques se multiplient et six hommes (Laengen, Gogl, Lampaert, Conti, Wyss, Lagutin) se détachent avant que Conti ne leur fausse compagnie à 19 kilomètres du but. Il franchit la ligne en vainqueur avec 55 secondes d'avance sur Wyss et Lagutin, respectivement deuxième et troisième.
Le peloton en termine avec quasiment 34 minutes de retard.
