Cette étape, jusque là sans difficulté majeure, prend de la hauteur pour ses 22 derniers kilomètres. Les coureurs y grimpent alors successivement le Puerto de los Villares (col de 2e catégorie, 10,4 km avec une pente moyenne de 5,5 %), puis, après un court répit, la Sierra de la Pandera (col de 1re catégorie, 8,4 km avec une pente moyenne de 7,8 % et des passages à 15 %) au sommet de laquelle se situe la ligne d'arrivée.
Après quelques tentatives avortées, une échappée durable se forme à 85 km du terme. Elle se compose de huit hommes : Clément Champoussin (AG2R Citroën), Luis Leon Sanchez (Bahrain Victorious), Bruno Armirail (Groupama-FDJ), Filippo Conca (Lotto Soudal), Kenny Elissonde et le maillot vert vainqueur la veille Mads Pedersen (Trek-Segafredo), Alexey Lutsenko (Astana) et Richard Carapaz (Ineos Grenadiers), lauréat de la 12e étape. Une dizaine de kilomètres plus loin, cette échappée est rejointe par Marco Brenner (Team DSM) et Raúl García Pierna (Kern Pharma). Les dix fuyards obtiennent un avantage maximum de plus de 4 minutes sur le peloton. Lors de l'ascension du Puerto de Los Villares, les attaques se succèdent et les positions en tête changent constamment. Au sommet (à 12 km de l'arrivée), Sanchez passe seul en tête avec 15 secondes d'avance sur Carapaz, Elissonde, Champoussin, Lutsenko et Conca. Le peloton pointe à 2 minutes 40 secondes. Dans la courte descente, Carapaz fond sur Sanchez. Champoussin et ensuite Conca reviennent aussi en tête de la course dans l'ultime ascension du jour dans la Sierra de la Pandera. Mais Carapaz attaque à 4 km du sommet et s'isole en tête. Au même moment, dans le groupe maillot rouge, Primož Roglič (Jumbo-Visma) place une attaque à laquelle ses adversaires directs ne peuvent répondre dans un premier temps. Miguel Ángel López (Astana) et Enric Mas (Movistar) sont les seuls à revenir sur le Slovène. Aux 1 300 m, Mas ne peut suivre Roglič et López. Richard Carapaz résiste au retour de López et Roglič et signe sa seconde victoire dans cette Vuelta. Au classement général, Roglič reprend 52 secondes à Remco Evenepoel, un moment en difficulté, qui termine 8e de l'étape mais conserve son maillot rouge.
Étape de montagne
Espagne
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Kelland O'Brien (BikeExchange Jayco) : abandon
