Alla partenza anche il neo campione del mondo Paolo Bettini. La gara si infiamma pochi chilometri dopo la partenza quando al comando si forma un drappello di 26 unità. Lungo la salita che porta a Monzuno è il russo Arekeev a frazionare il gruppo di testa trascinando con se Vasseur, Frank Schleck, Gustov, Sella, Missaglia e Belohvosciks. Poco dopo dai fuggitivi perde contatto Vasseur mentre il gruppo accusa un ritardo massimo di 1'25". In vista dell'ingresso nel centro di Bologna (km 160) al comando rimangono Schleck e Arekeev che transitano al primo passaggio sotto il traguardo con 12" su Sella raggiunto poco dopo da Nibali. Proprio in prossimità del primo passaggio nei pressi del Santuario di San Luca si registra l'abbandono di Paolo Bettini. Poco dopo il passaggio in zona traguardo il drappello di testa si ricompatta, ma dopo un allungo di Vincenzo Nibali, a meno di venti chilometri dalla conclusione il gruppo dei migliori ritorna compatto. E' Danilo Di Luca a forzare il ritmo creando la selezione; all'attacco dell'abruzzese rispondono prontamente Davide Rebellin, Giuseppe Di Grande, Santo Anzà e, successivamente, sui quattro battistrada si riporta Simone Masciarelli. A poco più di un chilometro dalla conclusione è il siciliano Santo Anzà ad allungare senza fortuna. A questo punto prova l'allungo Di Luca, ma Rebellin non gli concede nemmeno un metro. Con loro resiste anche Di Grande. Inevitabile dunque una volata a ranghi ristretti al termine della quale Rebellin precede Di Luca e, leggermente staccato, Di Grande.