Il tracciato scelto prevede diciotto giri del circuito dei "Tre Monti", in parte disegnato all'interno dell'Autodromo di Imola. Alla vigilia sembra essere una sfida tra Gimondi e Merckx, tra Italia e Belgio, le due nazionali più forti. Al quarto giro scatta l'azzurro Carletto, cui si accodano Adorni, il vecchio Van Looy e una manciata di gregari di secondo piano. Nessuno da troppo peso ad una fuga del genere, anche perché in poco tempo rimangono solo in quattro, Adorni, Carletto, il belga Van Looy e il portoghese Agostinho. Nel gruppo, Gimondi e Merckx continuano a marcarsi strettissimi e nessuno forza la mano visto che Gimondi ha in fuga due compagni e Merckx uno. A metà gara il vantaggio dei battistrada si assesta e il pubblico comincia a temere un arrivo in volata, nel qual caso Adorni avrebbe pochissime chance contro il velocissimo Van Looy. Ma nel corso del tredicesimo giro, sullo strappo di Frassineto, a 85 chilometri dal traguardo, Adorni scatta con decisione. Il corridore parmense è letteralmente scatenato e aumenta man mano il proprio vantaggio. Al passaggio del giro, ha un vantaggio di oltre tre minuti. Il quasi trentenne Adorni continua nella sua corsa in solitudine con una potenza straordinaria, e neanche una foratura frena la sua marcia. Adorni è costretto a proseguire su una bicicletta del cambio ruote perché l'ammiraglia italiana è rimasta senza benzina. Dopo oltre duecento chilometri di fuga, Adorni taglia il traguardo con 9'50" di vantaggio su Van Springel e 10' su Dancelli. Per l'Italia è un trionfo completato da Bitossi, Taccone e Gimondi che occupano all'arrivo sei dei primi sette posti. Adorni è il quinto italiano ad aggiudicarsi il titolo mondiale dopo Binda, Guerra, Coppi e Baldini.