Die Italiener Mattia Bais (Polti Kometa) und Manuele Tarozzi (VF Group-Bardiani CSF-Faizanè), der Deutsche Simon Geschke (Cofidis) und der Brite Lewis Askey (Groupama-FDJ) waren die ersten Angreifer des Tages. Das Peloton ließ ihnen keinen großen Vorsprung und holte sie 111 km vor dem Ziel, kurz nach der Besteigung des Passo del Bracco, wieder ein. Bei diesem Anstieg der 3. Kategorie, 15,3 km lang und mit 4 %, mussten einige Sprinter, darunter Tim Merlier (Soudal Quick-Step), der Australier Caleb Ewan (Jayco AlUla) und der Niederländer Fabio Jakobsen (dsm-firmenich PostNL), durchhalten um nicht freigelassen zu werden.
77 km vor dem Ziel bildete sich an der Spitze ein neues Quartett mit Benjamin Thomas, Enzo Paleni, Michael Valgren und Andrea Pietrobon. Der Anstieg nach Montemagno (4. Kategorie, 3 km mit 4,3 %) sorgte für keinerlei Bewegung im Peloton. Die vier Ausreißer behielten einen ausreichenden Vorsprung, um um den Sieg zu kämpfen.
Pietrobon spielte kurz nach der roten Flamme seinen Teil. Der Italiener holte sich ein paar Meter Vorsprung. Thomas reagierte nicht sofort und schaffte es auf den letzten Metern, Pietrobon zu überholen und zu gewinnen. Valgren belegte den zweiten Platz und Pietrobon den dritten. Paleni wurde Vierter.
Der Italiener Jonathan Milan (Lidl-Trek), der das Alpenveilchen-Trikot für die Punktewertung trug, war der Schnellste im Hauptfeld und belegte mit 11 Sekunden den fünften Platz. Tim Merlier wurde Achter.
Insgesamt behält Tadej Pogacar einen Vorsprung von 46 Sekunden vor dem Briten Geraint Thomas (INEOS Grenadiers), 47 Sekunden vor dem Kolumbianer Daniel Felipe Martinez (BORA-hansgrohe) und 55 Sekunden vor Cian Uijtdebroeks (Visma-Lease a Bike).
Der 28-jährige Thomas feiert den zehnten Straßenerfolg seiner Karriere, den ersten der Saison und den ersten bei einer Grand Tour. Der Franzose ist fünfmaliger Weltmeister auf der Bahn und gewann auch Bronze bei den Spielen in Tokio im amerikanischen Rennen.
Der Giro bleibt am Donnerstag mit der 6. Etappe zwischen Torre del Lago Puccini (Viareggio) und Rapolano Terme in der Toskana. Drei unbefestigte Abschnitte mit insgesamt 12 km „Sterrati“ werden das Rennen aufpeppen, zu dem auch die Serre di Rapolano-Bodenwelle (8,4 % Durchschnitt mit einer Passage von 20 %) 5 km vor dem Ziel gehört.
