Pronti-via ed ecco partire la classica fuga di giornata composta da ben 13 corridori: Moreno Moser (Cannondale), Matteo Montaguti e Blel Kadri (AG2R La Mondiale) Gianluca Brambilla e Matteo Trentin (Etixx-Quick Step), Giacomo Berlato (Nippo-Vini Fantini), Alessandro De Marchi (BMC), Jaco Venter (Dimension Data), Sean De Bie (Lotto Soudal), José Joaquin Rojas e Jasha Sutterlin (Movistar), Alexey Tcatevitch (Team Katusha) e Niklas Arndt (Team Giant-Alpecin).

Il Gruppo maglia rosa lascia andare i battistrada e si presenta all'attacco del GPM di seconda categoria, l'Alpe di Poti (di 8,6 km al 6,5% di pendenza media) con 3'30" di ritardo. Le favorevoli condizioni atmosferiche rendono meno complicato lo sterrato che caratterizza buona parte dell'asperità. Davanti si scatena la bagarre e ad avvantaggiarsi è Brambilla che stacca i compagni di fuga e si invola verso il traguardo di Arezzo. Prova a tenergli testa il solo Montaguti che però non può nulla contro le doti da discesista del corridore della Etixx-Quickstep.

Nel gruppo dei migliori funziona il forcing di Valverde: Nibali e, in seconda battuta Landa, riescono a tenere le ruote dello spagnolo della Movistar. A farne le spese è invece la maglia rosa Tom Dumoulin che, complice la mancanza di compagni, va in crisi e transita con oltre un minuto di ritardo dagli altri big sotto lo striscione del GPM. Brambilla fiuta l'impresa e dà tutto nei chilometri che lo separano da Arezzo: il lombardo della Etixx-Quickstep può alzare le braccia al cielo e attendere l'arrivo di Dumoulin, in crisi nera, per poter festeggiare anche la conquista della maglia rosa. Sul podio tutto azzurro di giornata si piazzano Matteo Montaguti, che non riesce a colmare il gap, e Moreno Moser. In classifica generale Brambilla ha ora un vantaggio di 23" sul russo Zakarin e di 33" su Krujswijk. Quarto Valverde a 36", quinto Nibali a 45".