W pierwszej ucieczce znalazło się siedmiu zawodników. Był w niej Czech Jan Hirt z CCC Sprandi Polkowice. Kolarze dwukrotnie pokonali 11-kilometrowy podjazd do stacji narciarskiej La Molina. Pierwszy na szczycie, który był jednocześnie metą, zameldował się Irlandczyk z grupy Etixx Quick Step - Daniel Martin.
Dwie sekundy po zwycięzcy etap ukończył Alberto Contador. Trzecią pozycję zajął Romain Bardet. Do mety nie dojechał między innymi Nacer Bouhanni, który wygrał zarówno poniedziałkowy, jak i wtorkowy odcinek.
| Miejsce | Zawodnik | Kraj | Grupa | Czas |
|---|---|---|---|---|
| 1. | Daniel Martin | Irlandia | Etixx Quick Step | 5:00:27 |
| 2. | Alberto Contador | Hiszpania | Tinkoff | +0:02 |
| 3. | Romain Bardet | Francja | AG2R | +0:02 |
| 4. | Tejay van Garderen | Stany Zjednoczone | BMC Racing | +0:02 |
| 5. | Richie Porte | Australia | BMC Racing | +0:09 |
| 6. | Nairo Quintana | Kolumbia | Movistar | +0:09 |
| 53. | Victor de la Parte | Hiszpania | CCC Sprandi Polkowice | +3:51 |
| 75. | Jordi Simon | Hiszpania | Verva ActiveJet | +11:05 |
| 84. | Karel Hnik | Czechy | Verva ActiveJet | +12:57 |
| 87. | Davide Rebellin | Włochy | CCC Sprandi Polkowice | +12:57 |
| 91. | Jan Hirt | Czechy | CCC Sprandi Polkowice | +12:57 |
| 95. | Łukasz Owsian | Polska | CCC Sprandi Polkowice | +14:16 |
| 105. | Tomasz Marczyński | Polska | Lotto Soudal | +16:45 |
| 107. | Sylwester Szmyd | Polska | CCC Sprandi Polkowice | +16:45 |
| 122. | Paweł Poljański | Polska | Tinkoff | +19:02 |
| 126. | Adam Stachowiak | Polska | Verva ActiveJet | +19:58 |
| 142. | Felix Grossschartner | Austria | CCC Sprandi Polkowice | +19:58 |
| 159. | Paweł Cieślik | Polska | Verva ActiveJet | +21:17 |
| 161. | Paweł Franczak | Polska | Verva ActiveJet | +21:17 |
| 163. | Jonas Koch | Niemcy | Verva ActiveJet | +21:17 |
| 164. | Marcin Mrożek | Polska | CCC Sprandi Polkowice | +21:17 |
| 165. | Jiri Polnicky | Czechy | Verva ActiveJet | +21:17 |
| DNF | Kamil Gradek | Polska | Verva ActiveJet | |
| DNF | Mateusz Taciak | Polska | CCC Sprandi Polkowice |
Sześć czołowych miejsc w klasyfikacji generalnej wyścigu dookoła Katalonii zajmują dokładnie ci sami zawodnicy, którzy uplasowali się w najlepszej szóstce trzeciego etapu. Martin, dzięki bonifikacie uzyskanej za triumf, ma przewagę sześciu sekund nad Contadorem. Bardet traci do lidera 10 sekund.
