Un peloton important se présente au début de la section en chemins de terre à 7 km de l'arrivée. Julian Alaphilippe puis Mathieu van der Poel se portent en tête. Dans le sillage de van der Poel, Matteo Jorgenson chute et gêne Isaac Del Toro, laissant le Néerlandais prendre quelques dizaines de mètres d'avance. À 4,2 km du terme, Mathieu van der Poel est rattrapé par Isaac Del Toro et Giulio Pellizzari. Les trois hommes se présentent ensemble à l'arrivée où Mathieu van der Poel s'impose et Isaac Del Toro endosse le maillot bleu de leader du classement général.
Le Tchèque Jakub Otruba, dernier membre de l'échappée initiale, est repris par le peloton à 14 kilomètres de l'arrivée. Peu de temps après ce regroupement, dans la courte montée de Tortoreto, dernière difficulté du jour, un groupe d'une douzaine d'hommes comprenant la plupart des favoris se détache et maintient un court avantage jusqu'à l'arrivée. Dans le dernier kilomètre, Jan Christen puis Filippo Ganna essaient de partir en solitaire mais en vain. Aux 300 mètres, Mathieu van der Poel prend la tête et s'impose tout en puissance devant Giulio Pellizzari qui ravit le maillot bleu à Isaac Del Toro par le jeu des bonifications.
De l'échappée initiale de huit coureurs, les deux deniers hommes restés en tête sont Michael Valgren et Julian Alaphilippe. À un peu moins de 6 km de l’arrivée, dans la dernière ascension du jour, le Santuario Beato Sante (4,2 km à 6,2 %), Valgren lâche Alaphilippe puis résiste au retour des favoris pour s'imposer en solitaire. Isaac Del Toro prend la deuxième place à 11 secondes du Danois et reprend le maillot bleu de leader du classement général.
Tôt dans la course, sept coureurs sont sortis du peloton et constituent l'échappée du jour. Les deux derniers à être repris par le peloton, dans la première montée de Camerino, sont le Français Clément Braz Afonso et l'Autrichien Gregor Mühlberger. Wout van Aert tente sa chance à 4,5 km du terme mais est rattrapé à 2,7 km de l'arrivée. Ben Healy s'isole à ce moment en tête de la course mais est repris peu après la flamme rouge. Dans les derniers hectomètres de la dernière montée de Camerino, Giulio Pellizzari puis Matteo Jorgenson accélèrent en tête mais ne surprennent pas le maillot bleu Isaac Del Toro qui s'impose devant Tobias Johannessen.
Le Norvégien Jonas Abrahamsen s'extirpe du peloton à 8 kilomètres de l'arrivée mais est repris par celui-ci à 400 mètres du terme. Le sprint massif est remporté par Jonathan Milan, revenu de l'arrière.