Partant de la ville historique d'Úbeda classée au Patrimoine mondial de l'UNESCO pour ses ensembles monumentaux de style Renaissance, les coureurs rencontrent deux ascensions répertoriées lors de cette étape de moyenne étape : l'ascension du Puerto Mirador de la Palomas, un col classé en 2e catégorie franchi à 54 kilomètres de l'arrivée, et la montée finale classée en 3e catégorie de la Sierra de Cazorla, troisième arrivée au sommet de la Vuelta 2024[1].
L'échappée du jour prend forme après 60 kilomètres de course. Elle se compose de 8 hommes : Sam Oomen (Lidl-Trek), Luca Vergallito (Alpecin-Deceuninck), Oier Lazkano (Movistar), Mauro Schmid (Jayco-AlUla), Mathis Le Berre (Arkea-B&B Hotels), Gijs Leemreize (Team dsm-firmenich PostNL), Ion Izagirre (Cofidis) et Harold Tejada (Astana). Les fuyards creusent un écart de cinq minutes sur le peloton à 80 kilomètres de l'arrivée. Par la suite, Leemreize puis Le Berre sont lâchés de ce groupe de tête.
C'est un trio composé de Vergallito, Lazkano et Tejada qui entame la montée finale avec une avance réduite à une minute sur le peloton des favoris. Dès le pied de cette ultime ascension de 4,8 km, une chute se produit dans le peloton qui s'étire rapidement. Primož Roglič (Red Bull Bora Hansgrohe) attaque à trois reprises, revient sur Lazkano, le dernier des échappés, à 1 kilomètre du sommet. Seul, Enric Mas (Movistar) parvient à prendre le sillage du Slovène qui remporte une seconde victoire et reprend 56 secondes (bonifications comprises) au maillot rouge Ben O'Connor, en difficulté dans les derniers hectomètres.