160 coureurs ont pris le départ de l'une des étapes les plus redoutées de la Vuelta 2017. Les candidats à l'échappée étaient nombreux en route vers l'Alto de l'Angliru. Après 25km de bataille intense, 18 coureurs étaient à l'avant de la course : Julian Alaphilippe, Enric Mas (Quick-Step Floors), Nicolas Roche (BMC), Adam Yates, Simon Yates (Orica-Scott), Nelson Oliveira, Marc Soler (Movistar), Soren Kragh Andersen (Team Sunweb), Patrick Konrad (Bora-Hansgrohe), Romain Bardet (AG2R-La Mondiale), Rui Costa, Jan Polanc (UAE Team Emirates), Tomasz Marczynski (Lotto-Soudal), Tobias Ludvigsson (FDJ), Igor Anton (Dimension Data), Lluis Mas, Jaime Roson (Caja Rural-Seguros RGA), Stefan Denifl (Aqua Blue Sport).
Les Trek-Segafredo d'Alberto Contador ont rapidement pris les commandes du peloton. L'écart a été maintenu à 1'10” en direction de la première ascension du jour, l'alto de la Cobertoria. Enric Mas a fait le tempo dans la montée et l'écart avec le peloton a atteint 1'40” au sommet, à 38km de l'arrivée, tandis que Luis Angel Mate (Cofidis) et Bernardo Suaza (Manzana Postobon) sortaient en contre.
Le peloton s'est morcelé dans la descente sous l'impulsion des Bahrain Merida de Vincenzo Nibali. Ilnur Zakarin (Katusha-Alpecin) et David De La Cruz (Quick-Step Floors) sont rapidement revenus mais le duo d'Astana Miguel Angel Lopez et Fabio Aru était piégé. Marc Soler a accéléré dans l'ascension de l'Alto del Cordal avant de chuter dans la descente, laissant Tomasz Marcsynski ouvrir la route en direction de l'Alto de l'Angliru. David De La Cruz (Quick-Step Floors) a également essuyé une lourde chute dans cette descente.
Alberto Contador est sorti du groupe des favoris avant d'attaquer l'Angliru et est peu à peu revenu sur les échappés du jour. Marc Soler a été le dernier à lui résister, jusqu'à 5,4km du sommet. Wout Poels et Chris Froome ont accéléré dans les pentes les plus extrêmes de l'Angliru, 23% à 2,5km de l'arrivée, distançant définitivement Vincenzo Nibali tandis qu'Ilnur Zakarin se faisait une place sur le podium du classement général aux dépens de Wilco Kelderman (Team Sunweb).
