La 21e et dernière étape est revenue sur les Champs-Elysées à l'Allemand Marcel Kittel, qui s'est imposé au sprint pour la quatrième fois depuis le départ donné le 5 juillet à Leeds.
Au classement final, après plus de 3650 kilomètres, Nibali a devancé Jean-Christophe Péraud et Thibaut Pinot, les premiers Français à monter sur le podium final depuis 1997.
A 37 ans, Péraud, qui a chuté à une quarantaine de kilomètres de l'arrivée dans la dernière étape, est le coureur le plus âgé du tiercé final de ces trente dernières années.
Pinot (24 ans) a aussi décroché le maillot blanc de meilleur jeune.
Les deux autres maillots distinctifs sont revenus, pour le vert au Slovaque Peter Sagan, le lauréat des deux années précédentes, pour le blanc à pois rouges du meilleur grimpeur au débutant polonais Rafal Majka.
Nibali, vainqueur de la Vuelta 2010 et du Giro 2013, rejoint les cinq coureurs (Anquetil, Gimondi, Merckx, Hinault, Contador) qui ont gagné les trois grands tours, Italie, France et Espagne.
En tête dès la deuxième étape à Sheffield, l'une des villes anglaises qui a fêté le Tour de façon exceptionnelle, le Sicilien a porté le maillot jaune pendant 19 jours. Il ne l'a laissé que le temps d'un bref intérim d'une journée au Français Tony Gallopin.
Le "Requin" de Messine, qui avait enlevé son premier succès de la saison sept jours avant le départ de Leeds à l'occasion du championnat d'Italie, s'est montré le plus fort et aussi le plus constant.
Sans donner le moindre signe de faiblesse, il a gagné à quatre reprises (Sheffield, La Planche des Belles Filles, Chamrousse, Hautacam). Mais sa démonstration la plus éblouissante a été faite sur les pavés de Paris-Roubaix, dans la 5e étape, où il a distancé de plus de deux minutes l'Espagnol Alberto Contador.
Le vainqueur sortant, le Britannique Chris Froome, a abandonné sur chute avant les premiers pavés. Contador, l'autre favori au départ, a renoncé dans la 10e étape, lui aussi sur chute.
Nibali, 29 ans, est le septième coureur italien à figurer au palmarès du Tour, 16 ans après Marco Pantani.
Dans la dernière étape, longue de 137,5 kilomètres, Kittel a devancé le Norvégien Alexander Kristoff et le Lituanien Ramunas Navardauskas, deux autres vainqueurs d'étape de cette édition.
L'Allemand de 26 ans, qui avait démarré le Tour en trombe (trois victoires en quatre étapes), a égalé son score de l'année passée, quatre étapes dont celle des Champs-Elysées et le maillot jaune durant une journée.
Deux des pays forts du cyclisme, la Belgique et l'Espagne, n'ont pas gagné d'étape dans cette 101e édition.
Pour l'anecdote, l'Allemand Jens Voigt (42 ans) est le plus vieux coureur à terminer le Tour depuis... 1927.
Tour de France. 20e étape, contre-la-montre Bergerac - Périgueux, 54 km: 1. Tony Martin (All/Omega Pharma) 1h06'21'' (48,8 km/h). 2. Tom Dumoulin (PB) à 1'39''. 3. Jan Bárta (Tch) à 1'47''. 4. Vincenzo Nibali (It) à 1'58''. 5. Leopold König (Tch) à 2'02''. 6. Tejay Van Garderen (EU) à 2'08''. 7. Jean-Christophe Péraud (Fr) à 2'27''. 8. Sylvain Chavanel (Fr) à 2'36''. 9. Markel Irizar (Esp) à 2'39''. 10. Daniel Oss (It) à 2'58''.
11. Danny Pate (EU) à 3'01''. 12. Thibaut Pinot (Fr) à 3'12''. 13. Martin Elmiger (S) m.t. 14. Maciej Bodnar (Pol) à 3'13''. 15. Svein Tuft (Can) à 3'23''. 16. Peter Velits (Slq) à 3'24''. 17. Nélson Oliveira (Por) à 3'30''. 18. Tanel Kangert (Eest) à 3'35''. 19. Luke Durbridge (Aus) à 3'38''. 20. Lieuwe Westra (PB) à 3'44''.
Puis: 26. Romain Bardet (Fr) à 4'17''. 53. Michal Kwiatkowski (Pol) à 6'02''. 61. Michael Albasini (S) à 6'14''. 65. Frank Schleck (Lux) à 6'22''. 67. Marcel Wyss (S) à 6'29''. 68. Peter Sagan (Slq) à 6'31''. 91. Michael Schär (S) à 7'27''. 112. Sébastien Reichenbach (S) à 7'59''. 140. Bauke Mollema (PB) à 9'26''. 149. Grégory Rast (S) à 9'50''. 164 classés.
21e étape, Evry - Paris - Champs-Elysées, 137,5 km: 1. Marcel Kittel (All/Giant) 3h20'50''. 2. Alexander Kristoff (No). 3. Ramunas Navardauskas (Lit). 4. André Greipel (All). 5. Mark Renshaw (Aus). 6. Bernhard Eisel (Aut). 7. Bryan Coquard (Fr). 8. Alessandro Petacchi (It). 9. Peter Sagan (Slq). 10. Romain Feuillu (Fr). 11. Daniele Bennati (It). 12. Arnaud Démare (Fr). 13. Greg Van Avermet (Be). 14. Adrien Petit (Fr). 15. Sep Vanmarcke (Be). 16. Daniel Oss (It). 17. Davide Cimolai (It), tous même temps. 18. Romain Bardet (Fr) à 4''. 19. Tejay Van Garderen (EU) m.t. 20. Johan Vansummeren (Be) m.t.
Puis: 27. Alejandro Valverde (Esp) à 9''. 36. Jean-Christophe Péraud (Fr) m.t. 42. Martin Elmiger (S) à 15''. 43. Michael Albasini (S). 46. Michael Schär (S). 56. Thibaut Pinot (Fr), tous même temps. 68. Gregory Rast (S) à 24''. 81. Vincenzo Nibali (It) m.t. 83. Marcel Wyss (S) m.t. 125. Sébastien Reichenbach (S) à 57''. 164 coureurs au départ, 164 classés.
Classement général:
| 1. | Vincenzo Nibali (It/Astana) | 89h59'06'' |
| 2. | Péraud | à 7'37'' |
| 3. | Pinot | à 8'15'' |
| 4. | Valverde | à 9'40'' |
| 5. | Van Garderen | à 11'24'' |
| 6. | Bardet | à 11'26'' |
| 7. | Leopold König (Tch) | à 14'32'' |
| 8. | Haimar Zubeldia (Esp) | à 17'57'' |
| 9. | Laurens ten Dam (PB) | à 18'11'' |
| 10. | Bauke Mollema (PB) | à 21'15'' |
11. Pierre Rolland (Fr) à 23'07''. 12. Frank Schleck à 25'48''. 13. Jürgen Van den Broeck (Be) à 34'01''. 14. Yury Trofimov (Rus) à 36'41''. 15. Steven Kruijswijk (PB) à 38'15''. 16. Brice Feillu (Fr) à 43'59''. 17. Chris Horner (EU) à 44'31''. 18. Mikel Nieve (Esp) à 46'31''. 19. John Gadret (Fr) à 47'30''. 20. Tanel Kangert (Est) à 52'11''.
Puis: 32. Marcel Wyss à 1h38'27''. 43. Schär à 2h09'43''. 47. Martin à 2h25'35''. 60. Sagan à 2h52'52''. 70. Albasini à 3h05'51''. 75. Elmiger à 3h12'10''. 85. Reichenbach à 3h27'52''. 101. Rast à 3h43'37''.
Classements annexes
Points: 1. Sagan 431. 2. Kristoff 282. 3. Coquard (Fr) 271.
Montagne: 1. Rafal Majka (Pol) 181. 2. Nibali 168. 3. Joaquim Rodriguez (Esp) 112.
Jeunes: 1. Pinot 90h07'21'''. 2. Bardet à 3'11''. 3. Kwiatkowski à 1h13'40''.
Par équipes: 1. AG2R La Mondiale (Péraud) 270h27'02''. 2. Belkin (Ten Dam) à 34'46''. 3. Movistar (Valverde) à 1h06'10''. Puis: 12. IAM (Chavanel) à 3h21'32''.