Tutti aspettavano Julian Alaphilippe al successo, invece la tappa di Andorra ha regalato molta selezione grazie all'alto ritmo imposto dal Team Sky sulla salita di prima categoria del Coll de la Rabassa. Sul traguardo del Principato d'Andorra è quindi Vincenzo Nibali con tanto di pinna messa in mostra a regolare il gruppetto di nove big arrivato a giocarsi la vittoria, mentre Chris Froome conquista il segno del primato.

La fuga che caratterizza la tappa parte subito dopo il via ufficiale ed ha al suo interno numerosi elementi interessanti tra cui Thomas de Gendt (Lotto Soudal), Davide Villella (Cannondale) e Alexander Geniez (Ag2r La Mondiale). Proprio il bergamasco risulterà essere uno dei più attivi tra i fuggitivi, conquistando la maglia da leader della classifica GPM e rilanciando un tentativo sul Coll de la Rabassa assieme al francese dell'Ag2r, quando ormai la fuga stava per terminare. Proprio la salita di prima categoria è la chiave di questa terza tappa della Vuelta: sulle rampe dell'ascesa pirenaica il Team Sky prende il comando delle operazioni impostando un ritmo molto alto con Salvatore Puccio e mietendo molte vittime tra cui i due capitani della Quickstep Floors, Julian Alaphilippe e Bob Jungels.

Sotto il ritmo del trenino Sky cede anche Rohan Dennis, prima maglia rossa di questa edizione, mentre Darwin Atapuma e Rui Costa (UAE Team Emirates) provano ad evadere dal gruppo e a ricongiungersi con la coppia al comando della corsa. Sfortunatamente per loro, però, la Sky non rallenta e rende vano il tentativo dei corridori della squadra dell'emirato. In discesa la fuga viene ufficialmente annullata, mentre appena la strada ritorna a salire è Gianni Moscon ad imprimere un ritmo infernale, staccando tra gli altri Rafal Majka (Bora), Alberto Contador (Trek-Segafredo), facendo da preludio alla prima frullata spagnola di Chris Froome. Il britannico sembra essere quello dei giorni migliori ed alla sua ruota resiste il solo Esteban Chaves (Orica-Scott), apparso anche lui in gran forma dando ragione a chi lo dava come uno dei favoriti alla vittoria finale.

In discesa Romain Bardet (Ag2r) e Fabio Aru (Astana) riescono a ricongiungersi ai due al comando, ma i quattro non trovano un accordo sufficiente per arrivare al traguardo. Il ricongiungimento con gli inseguitori avviene quindi all'ultimo chilometro: Roche prova ad attaccare, ma il momento giusto lo coglie Vincenzo Nibali che vince staccando in volata De la Cruz (Quickstep) e Froome.

I chilometri finali

Ordine d'arrivo: 1. Nibali (Bahrain Merida), 2. De la Cruz (Quickstep-Floors) s.t., 3. Froome (Team Sky) s.t., 4. Bardet (Ag2r) s.t., 5. Chaves (Orica-Scott) s.t., 6. Aru (Astana) s.t., 7. Roche (BMC) s.t., 8. Van Garderen (BMC) s.t., 9. Pozzovivo (Ag2r) s.t., 10. Woods (Cannondale) +0:25"

Classifica Generale: 1. Froome, 2. De la Cruz +0:02", 3. Roche s.t., 4. Van Garderen s.t., 5. Nibali +0:10", 6. Chaves +0:11", 7. Aru +0:38", 8. Yates A. (Orica-Scott) +0:39", 9. Pozzovivo +0:43", 10. Bardet +0:48"