198 coureurs prennent le départ à 13h22. Angel Madrazo (Caja Rural) est le premier attaquant du jour. Il est repris.
Quatre coureurs prennent de l'avance au km 14 : Jérôme Cousin (Cofidis), Simon Pellaud (IAM Cycling), David Arroyo (Caja Rural), Gatis Smukulis (Astana). Ils sont rejoints par Alexandre Geniez (FDJ), Rudiger Selig (Bora-Argon 18) et Pieter Serry (Etixx-Quick Step) au km 18.
Simon Pellaud, placé à 1'13'' au classement général est le plus dangereux de cette échappée dont l'avance se maintient au-delà des cinq minutes et culmine à 5'30” au km 115.
Le Français Warren Barguil, handicapé par une sinusite tenace depuis le départ, est le premier coureur à abandonner dans cette édition, à 75 km de l'arrivée.
Dans l'ascension de l'Alto de Lestaio (km 118) Jérôme Cousin s'enfuit avec Simon Pellaud. Pieter Serry et Alexandre Geniez leur emboîtent la roue. Mais c'est l'ancien champion de Suisse espoirs qui empoche les points au sommet, suivi de Geniez, alors que le peloton accuse au sommet un retard de sept minutes. Dans la descente, Pellaud s'en va tout seul et lâche ses anciens compagnons, bientôt relégués à plus d'une minute.
Mais Alexandre Geniez et Pieter Serry parviennent à reprendre le Valaisan à un kilomètre du sommet de la deuxième difficulté du jour, l'Alto das Paxareiras, 2e cat. Km 155,4), avant de le déposer. C'est Geniez qui empoche les points au sommet pour déposséder son co-équipier Laurent Pichon du maillot à pois bleus de meilleur grimpeur. Pellaud les rejoint dans la descente, Serry s'adjuge le sprint intermédiaire du jour à Caldebarcos (km 166), et le trio compte 2'00” d'avance à Erazo, au pied de l'ultime grimpée, sur un peloton emmené par le maillot rouge Michal Kwiatkowksi.
Dans le peloton, le vainqueur du Tour de Suisse, Miguel Angel Lopez, est victime d'une lourde chute à huit kilomètres de l'arrivée.
Dans l'ascension, Geniez confirme la forme démontrée lors de sa victoire d'étape dans le récent Tour de l'Ain en faisant la différence à un kilomètre du sommet.
Derrière, les Movistar font preuve d'une exceptionnelle force collective pour lancer Rúben Fernández, qui arrache la deuxième place et le maillot rouge de leader tandis qu'Alejandro Valverde, Chris Froome et Esteban Chaves complètent le top 5 dans cet ordre. Si Nairo Quintana concède six secondes, c'est à nouveau 28 secondes qu'Alberto Contador, à la peine dans le final, abandonne à ses rivaux.
