La corsa si accende fin dalle prime fasi, con diversi tentativi di fuga. Sul primo passaggio lungo la salita di Carmignano si muovono Heiner Parra (Caja Rural - RGA) e Primoz Roglic (Adria Mobil), che scollinano con 10 secondi di vantaggio. I due vengono ripresi lungo la discesa e, in contropiede, partono Giovanni Carboni, Lorenzo Rota (Unieuro - Wilier), Lukasz Owsian (CCC Sprandi), Jaco Venter (MTN - Qhubeka) e Antonio Nibali (NIPPO - Fantini). Il gruppo si rilassa e concede spazio al quintetto, con la Nazionale Italiana e la Bardiani - CSF che controllano. La corsa si stabilizza, ma nell'ultimo giro del circuito di Carmignano gli azzurri iniziano a forzare i tempi, imponendo un ritmo sostenuto che fa molto male agli attaccanti. Il loro vantaggio diminuisce chilometro dopo chilometro e, sul secondo passaggio lungo la salita di Montemurlo, vengono ripresi.
Poco dopo Luca Wackermann (Southeast) prova ad evadere, guadagnando un minuto. Alle sue spalle la bagarre non si placa e, in salita, si muovono Marco Marcato (Wanty - Groupe Gobert), Davide Rebellin (CCC Sprandi), Vincenzo Nibali e Daniele Bennati (Nazionale Italiana). Alle loro spalle scattano anche Giovanni Visconti, Alberto Bettiol (Nazionale Italiana), Rodolfo Torres (Colombia), Serge Pauwels, Johann Van Zyl (MTN - Qhubeka), Damiano Cunego (NIPPO - Fantini), Andrea Fedi, Francesco Gavazzi, Simone Ponzi (Southeast), Nikolay Mihaylov (CCC Sprandi), José Pimenta (Bora - Argon18), Danilo Napolitano (Wanty - Groupe Gobert), Fabricio Ferrari (Caja Rural - RGA), Kristjan Fajt (Adria Mobil), ma non riescono a chiudere e vengono riassorbiti dal gruppo.
Nonostante il buon lavoro della RusVelo, il quintetto acquisisce un buon margine, mentre dietro non si placano gli scatti con Enrico Barbin (Bardiani - CSF), Simone Stortoni (Androni - Sidermec), Daniel Martinez (Colombia), Matteo Busato (Southeast), Patrick Konrad (Bora - Argon18), Paolo Lunardon (Amore&Vita - SelleSMP), Stephan Rabitsch (Team Felbermayr - Simplon Wels) con gli attivissimi Fajt e Pauwels. Anche loro restano per qualche chilometro in avanscoperta, ma vengono ripresi al gruppo, in testa al quale si portano anche gli alfieri della Colombia - Coldeportes. La bagarre prosegue e questa volta provano ad evadere Francesco Manuel Bongiorno, Enrico Barbin (Bardiani - CSF), Brayan Ramirez, Daniel Martinez (Colombia), Serge Pauwels (MTN - Qhubeka), Matteo Busato (Southeast), Antonino Parrinello (D'Amico - Bottecchia) e Michele Scartezzini (MgKVis - Vega).
Mentre tutti gli inseguitori vengono man mano ripresi da un gruppo sempre più organizzato, gli ultimi poco prima di entrare nel giro conclusivo, i cinque attaccanti riescono a trovare il modo per continuare a collaborare sino al traguardo, in particolare grazie alla presenza di un generoso Nibali, al servizio del compagno. Malgrado le numerose squadre che provano a ricucire, tra le quali spiccano Bardiani - CSF e Androni - Sidermec, sono dunque i cinque coraggiosi a giocarsi la vittoria in volata, presentandosi all'ultimo chilometro con trenta secondi da gestire. A spuntarla nella lunga volata è dunque il più atteso, Daniele Bennati, che sfrutta al meglio il lavoro di Nibali imponendosi in maniera netta sul traguardo.