Die Etappe am Donnerstag führte über 172,2 Kilometer, dabei mussten drei Berge überquert werden. Zwei davon gehörten der Kategorie "Especial" an, unter anderem der Schlussanstieg, der hinauf auf 1975 Meter zur Skistation Port Ainé führte. Aug 18,5 Kilometern mussten über 1200 Höhenmeter überwunden werden, die Durchschnittssteigung betrug 6,8 Prozent.
Den Tagessieg sicherte sich der Belgier Thomas de Gendt, der den Ausreißer Pieter Weening aus den Niederlanden 2000 Meter vor dem Ziel stellte. De Gendt gehörte ebenso wie Weening zu einer zehnköpfigen Ausreißergruppe, die sich nach rund 30 Kilometern gefunden hatte. Zwischenzeitlich konnten die Flüchtenden einen maximalen Vorsprung von über zehn Minuten herausfahren.
Den Schlussanstieg nahm dann Imanol Erviti (Movistar) mit wenigen Sekunden Vorsprung vor De Gendt (Lotto-Soudal) und Weening (Roompot) in Angriff. Die erste Attacke setzte Weening, doch De Gendt konterte und gewann nach 4:52,04 Stunden die Königsetappe. 1:08 Minuten dahinter folgte Quintana (Movistar) als Zweiter, Contador (Tinkoff) folgte gemeinsam mit Vorjahressieger Richie Porte (BMC) mit weiteren 15 Sekunden Abstand. Der zweifache Tour-de-France-Sieger Chris Froome (Sky), der eine fast zweimonatige Rennpause hinter sich hat, konnte auf der 18 Kilometer langen Schlusssteigung nicht mithalten und handelte sich einen Rückstand von über einer halben Minute auf Quintana ein.
Quintana übernahm durch Rang zwei die Führung in der Gesamtwertung, der Kolumbianer liegt nun acht Sekunden vor Contador und 17 Sekunden vor Porte. Die drei restlichen Etappen bieten nicht mehr die ganz großen Schwierigkeiten, so dass der Giro-Gewinner von 2014 große Chancen auf den Gesamtsieg hat.