Visconti a distancé ses compagnons d'échappée dans le Télégraphe, le marche-pied du Galibier, à 23 kilomètres de l'arrivée. A l'altitude de 2301 mètres, sous les averses de neige, l'ex-triple champion d'Italie a devancé d'une quarantaine de secondes ses premiers poursuivants, le Colombien Carlos Betancur, le Polonais Przemyslav Niemiec et le Polonais Rafal Majka.
Nibali a franchi la ligne avec ses principaux rivaux, à une cinquantaine de secondes de Visconti.
Dans cette étape italo-française réduite à 145 kilomètres après la suppression des 4 derniers kilomètres menant au sommet enneigé du Galibier, la course s'est lancée à l'approche du sommet du col-frontière du Mont-Cenis. Un groupe de sept coureurs (Weening, Visconti, Bongiorno, Rabottini, Pirazzi, Chalapud, Rubiano) s'est formé dans la longue descente de la Maurienne pour compter jusqu'à 6 minutes d'avance.
L'écart, réduit à 2 minutes au pied du Télégraphe, marche-pied du Galibier, a grandi dans ce col que Visconti a franchi seul en tête.
L'Italien, qui a terminé épuisé, a résisté dans la longue montée du Galibier, amputée de ses 4,2 derniers kilomètres en raison des conditions météo, jusqu'à la ligne installée au lieu-dit des Granges du Galibier, à hauteur de la stèle dédiée à l'ancien grimpeur italien Marco Pantani en souvenir de son attaque du Tour de France 1998 dans ce site.
Âgé de 30 ans, Visconti, qui est originaire de Palerme (Sicile), a gagné pour la première fois une étape du Giro. Champion d'Italie à trois reprises (2007, 2010, 2011), il a porté le maillot rose pendant huit jours en 2008.