Cela devient un scénario habituel en ce début de Tour. Cinq hommes se sont rapidement détachés : Lieuwe Westra, Cyril Gautier, Alexis Vuillermoz, Simon Clarke et Sébastien Minard. L'avance de ces cinq hommes est monté jusqu'à 3 minutes sans jamais sembler inquiéter le peloton qui les a tranquillement contrôlé.
En haut de la côte de San Martino, alors que Clarke franchissait le sommet en tête, l'équipe Belkin s'est placé à l'avant du peloton et a rapidement réduit l'écart sous la minute. Dans la troisième côte de la journée que Clarke a à nouveau franchit en tête, les coureurs sky sont passés à l'avant et ont ralenti le rythme dans la descente lorsque Nieve, Marino ainsi Tepstra se sont retrouvés au sol. Ce moment de flottemnt a permis à l'échappée de reprendre 2 minutes d'avance jusqu'à ce que la Radioshack, soucieuse de conserver le maillot jaune, ne repasse en tête du peloton. L'avance des hommes de tête va se réduire petit à petit jusqu'au pied de la motée San Marsolino.
A noter l'abandon de deux coureurs, celui de Yoan Bagot et de Andrey Kaschechkin.
Au pied de la dernière bosse, le groupe de tête se disperse, et Simon Clarke part seul tandis que derrière, l'équipe Radioshack, relayé brièvement par l'équipe Movistar, roulent. Pierre Rolland, pour conserver son maillot à pois va attaquer et prendre suffisamment d'avance pour franchir le sommet en tête et meme croire à une victoire d'étape. Derrière Nordhaug puis Chavanel vont passer à l'attaque et revenir sur Rolland dans la descente mais le peloton, toujours emmené par l'équipe du maillot jaune et par Orica Green Edge va revenir à 3 km du but. C'est donc une arrivée groupée qui va permettre à Simon Gerrans de devancer au sprint, excusez du peu, Peter Sagan une nouvelle fois deuxième et Rojas. Sagan se consolera tout de même puisque grâce à sa deuxième place, il chipe le maillot vert à Marcel Kittel.
Le maillot blanc quant à lui reste sur les épaules de Kwiatkowski ainsi que le maillot jaune de leader, toujours porté par Bakelants pour 1 seconde.
Classement de l'étape 3 :
1 Gerrans ( Orica)
2 Sagan ( Cannondale )
3 Rojas ( Movistar )
4 Kwiatkowski ( Omega )
5 Gilbert ( Bmc )
6 Flecha ( Vacansoleil )
7 Gavazzi ( Lampre )
8 Bouet ( Ag2r )
9 Simon ( Sojasun )
10 Izagirre ( Euskastel )