Le départ de la 2e étape est donné à Mataró, ville côtière situé à une trentaine de kilomètres au nord-est de Barcelone. Les coureurs débutent immédiatement l'étape par le Coll de Sant Bartomeu (col de 3e catégorie, sommet après 7,6 km de course) et rentrent à l'intérieur des terres vers le nord-ouest en passant par Sabadell avant de grimper la seconde difficulté répertoriée de la journée : le Coll d'Estenalles (col de 2e catégorie, sommet après 66,1 km de course). En passant par Manresa et Castellbell i el Vilar, le parcours prend la direction du sud et de la côte méditerranéenne. L'étape traverse L'Hospitalet de Llobregat, dans la banlieue ouest de Barcelone, avant de rejoindre la capitale catalane où le parcours devenu plus accidenté contourne la colline de Montjuïc avec la montée du Castell de Montjuïc (900 m m à 9,4 %) dont le sommet est situé à 3,8 km de la ligne pour se terminer par une arrivée tracée à proximité immédiate du stade olympique Lluís-Companys.
En raison des conditions météorologiques qui avaient perturbé le contre-la-montre par équipes de la première étape et qui se répètent avec un nouveau départ sous la pluie, les organisateurs avaient décidé d'arrêter le chrono à 3,8 km de l’arrivée au sommet de la montée du Château de Montjuïc. Cette décision est contestée par les coureurs qui obtiennent finalement de la direction de course que les temps de l'étape soient pris à 9 km de la ligne d'arrivée.
Une échappée de cinq hommes a fait la course en tête. Ce groupe composé des Espagnols Javier Romo (Astana Qazaqstan) et Joel Nicolau (Caja Rural-Seguros RGA), des Italiens Matteo Sobrero (Jayco AlUla) et Andrea Piccolo (EF Education-EasyPost) et du Néerlandais Jetse Bol (Burgos BH) compte jusqu'à trois minutes d'avance sur le peloton. À 47 km de l’arrivée, Nicolau et Bol sont lâchés puis, à 24 km du terme, c'est au tour de Sobrero de ne plus pouvoir suivre Piccolo et Romo qui filent vers la fin chronométrée de l'étape à 9 km de la ligne d'arrivée où ils conservent 19 secondes sur le peloton, ce qui permet à Andrea Piccolo de s'emparer du maillot rouge.
Le chrono étant arrêté, le peloton des principaux favoris se relève et laisse partir un groupe d'une trentaine de coureurs qui rejoint rapidement les deux hommes de tête. Au sommet de la montée du Château de Montjuïc, c'est finalement le Danois Andreas Kron (Lotto Dstny) qui bascule seul en tête et conserve une avance suffisante sur ses poursuivants pour s'imposer sur la ligne d'arrivée de Barcelone.
Étape vallonnée
Espagne
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Oscar Onley (Team DSM-Firmenich) : abandon
