Greg Van Avermaet conquista la terza tappa della Tirreno-Adriatico, sull'arrivo in leggera salita di Arezzo. Il belga lancia una volata lunghissima, vede al suo fianco risalire Stybar e sull'esterno, da equilibrista lungo le transenne, Peter Sagan, ma il traguardo premia il ciclista della BMC e condanna un Sagan favoritissimo al via. Lo slovacco controlla la corsa, resta sempre nelle prime posizioni, ma quando parte l'attacco di Van Avermaet si trova in quinta-sesta fila, troppo indietro per rispondere direttamente all'allungo. Quando si crea lo spiraglio è ormai troppo tardi per saltare davanti. Quarto un ottimo Filippo Pozzato, quinto Cancellara, in un finale ricco di contatti. Per Van Avermaet arriva anche la maglia di leader, con 2 secondi di margine su Sagan, 8 su Malori. 

La terza tappa prende il via da Cascina, per giungere 203 km dopo ad Arezzo. Due Gpm, San Martino e Poggio alla Croce, ma soprattutto il finale con la strada all'insù, punte addirittura dell'11% ai 900 metri dal traguardo. Si ripete un circuito cittadino, nel centro storico, per sei volte, l'ultima è quella che lancia al traguardo. Cinque i fuggitivi di giornata, Flens, Quintero, Boem, Wyss e Haga. Il disavanzo tra fuggitivi e gruppo assume subito consistenti dimensioni, prima 11 minuti, poi addirittura oltre 15. 

Sagan, vincitore su questo traguardo lo scorso anno, mette subito davanti la Tinkoff-Saxo e il gap si riduce con estrema rapidità. Riportato nell'ordine dei 2-3 minuti il distacco dai battistrada, i gialli di Contador alzano il piede e tengono a vista i cinque di testa. Il ricongiungimento ai meno 18, dopo l'ultimo colpo di coda di Boem e Haga. L'andatura elevata impedisce altri attacchi, si vede anche Basso nella veste di gregario. Viviani si presenta davanti, confortando sulla sua condizione dopo la caduta di ieri. L'ultimo appiglio per Sagan è Bodnar, quando si sposta è la BMC a prendere in mano le operazioni. Oss traina Van Avermaet, Renshaw pilota Stybar, ma è Paolini ad affrontare in testa l'ultimo chilometro. 

Il gruppo si allunga, Van Avermaet parte da lontano, sembra cedere, ma trova le energie residue per respingere gli avversari, in primis Sagan.