158 coureurs ont pris le départ de la dernière étape de La Vuelta 2017 depuis Arroyomolinos. La première partie de la course a permis à Chris Froome et au Team Sky de célébrer la victoire finale du Britannique. En hommage à sa carrière, Alberto Contador (Trek-Segafredo) est entré dans Madrid avec une légère avance sur le peloton pour son dernier jour dans la peau d'un coureur professionnel.
La course s'est véritablement lancée après le premier passage sur la ligne d'arrivée, à 45km du but. Le Team Sky a tenté de surprendre les Quick-Step Floors de Matteo Trentin, pour prendre les points du sprint intermédiaire à 33,6km de l'arrivée et assurer à Chris Froome un troisième maillot distinctif, le Vert, en plus du Rouge (vainqueur du général) et le Blanc (combiné). Le Britannique a fait le sprint mais n'a pas pu rivaliser avec Trentin.
Alessandro De Marchi (BMC), Rui Costa (UAE Team Emirates) et Nicholas Schultz (Caja Rural-Seguros RGA) ont pris les devants à 30km de l'arrivée et créé un écart de 15” sur le peloton emmené par les Quick-Step Floors, Aqua Blue Sport et LottoNL-Jumbo.
Schultz a été repris à 8km de l'arrivée et les deux derniers fuyards ont été absorbés par le peloton au moment d'attaquer le dernier tour. Le train des Quick-Step Floors a lancé Matteo Trentin vers la victoire. Mais la 11e place de Chris Froome prive le sprinteur italien du maillot vert.