Au lendemain d'un contre-la-montre de 52 kilomètres, cette première étape pyrénéenne arrive à la station de ski de Cerler, culminant à 1 882 mètres. Après les ascensions du Puerto de Monrépos, du Puerto de Serrablo (2e catégorie) et du Puerto de Foradada (3e cat.), les coureurs devront s'attaquer aux 12 kilomètres à 5,5 % de moyenne les menant à l'arrivée, après une trentaine de kilomètres de faux plat montant.
En abordant l'ascension finale, le peloton est regroupé, avec à sa tête, les hommes de la Team CSC. Stijn Devolder, porteur du maillot de oro depuis la veille, ne parvient pas à suivre. Il terminera 43e de l'étape, à près de 5 minutes. Alors que le groupe de tête se réduit rapidement à quelques coureurs, Carlos Castaño Panadero puis Daniel Moreno tentent de s'en extraire, en vain. L'attaque décisive est portée par Leonardo Piepoli, que seul Denis Menchov peut suivre. Un duo se forme quelques dizaines de mètres derrière avec Carlos Sastre et Mosquera, que l'on attendait pas à ce niveau. Ces deux-là ne reviennent pas sur Piepoli et Menchov. Ces derniers collaborent jusqu'à la ligne d'arrivée passée en tête par l'Italien sans opposition de la part du Russe. Ce dernier prend la tête du classement général et fait désormais figure de favori de cette Vuelta.