Tim Wellens was de eerste die uit het peloton ontsnapte. Hij kreeg Thibaut Pinot mee. Ze kwamen als eersten over de eerste klim, de Côte des Neyrolles, later kwamen meer en meer rijders zich bij hen aansluiten totdat uiteindelijk een grote kopgroep van 38 man ontstond. Bij een valpartij moesten Manuele Mori en Robert Gesink de ronde verlaten. Eerst Thomas De Gendt daarna Laurens ten Dam sleurden aan de kopgroep waardoor deze uitdunde. Bij de top van de Col de la Biche was de voorsprong van de groep hierdoor gegroeid tot bijna 7 minuten. Tijdens de afdaling versplinterden zowel de kopgroep als het achtervolgende peloton. De gevaarlijke afdaling telde veel valpartijen, waarbij Geraint Thomas uitviel.
Toen de beklimming van de Grand Colombier begon, waren er voorin nog 7 man over: Jan Bakelants, Axel Domont, Alexis Vuillermoz , Jarlinson Pantano, Paweł Poljański, Tiesj Benoot en Warren Barguil. De eerste groep van het peloton met geletruidrager Chris Froome was tot 20 man uitgedund. Opvallend was dat Alberto Contador ontbrak, hoewel hij later alsnog wist terug te komen. De kopgroep werd uitgedund tot eerst vier man, uiteindelijk alleen Barguil en Benoot. In de afdaling sloten toch weer meer rijders aan, waaronder Michael Matthews die daarmee de punten voor de tussensprint kon pakken. Jan Bakelants en Tony Gallopin ontsnapten uit de kopgroep, en reden ongeveer 1 minuut vooruit bij het begin van de beklimming van de Mont du Chat.
Bauke Mollema viel als eerste aan in de achtervolgende groep, gevolgd door Barguil. Barguil haalde al snel Mollema, Bakelants en Gallopin in en reed alleen vooruit. Bij de favorieten viel Fabio Aru aan juist op het moment dat Chris Froome mechanische problemen had, en kreeg Nairo Quintana en Richie Porte mee. Nadat Froome terug was bij de aanvallers, viel Jakob Fuglsang aan en bereikte het groepje achtervolgers. Achter hem dunde de groep rond Froome nog verder uit, en bestond naast Froome enkel nog uit Porte, Aru, Quintana, Rigoberto Urán, Romain Bardet en Daniel Martin. Na een aanval van Porte viel ook Quintana weg, en Froome leidde de groep terug naar Fuglsang, en het verschil met Barguil werd steeds kleiner. Op de top was er nog slechts 11 seconden over.
De afdaling bewees opnieuw gevaarlijk te zijn. Porte viel en nam Martin mee in zijn val. Porte moest de race verlaten, Martin verloor tijd. Bardet viel aan vanuit de groep die nu nog slechts uit Froome, Fuglsang, Aru en Urán bestond, en haalde Barguil in. Met nog 2 kilometer te rijden werd Bardet door de groep ingelopen. Fuglsang ging de sprint aan, maar werd door Bardet en Urán ingelopen. Urán leek de sprint te winnen, maar Barguil kwam met een laatste krachtsinspanning tot naast Urán. Een fotofinish wees uit dat Urán nog net eerder over de streep was dan Barguil. Dit was des te opvallender omdat Urán de laatste kilometers materiaalpech had, waardoor hij niet kon schakelen.
De Franse sprinter Arnaud Démare moest al zeer vroeg in de wedstrijd lossen. Hij kreeg hulp van twee teamgenoten, maar het mocht niet baten, en alle drie de rijders kwamen te laat binnen.
Michael Matthews
.svg){kind=small}
Jan Bakelants
Tony Gallopin
Simon Geschke
Primož Roglič
Bauke Mollema
Daniel Navarro
Jarlinson Pantano
Michał Kwiatkowski
Cannondale-Drapac.svg){kind=small}
Chris Froome
Fabio Aru
Astana Pro Team
Jakob Fuglsang
George Bennett
Daniel Martin
.svg){kind=small}
