Il ritrovo è fissato a Firenze in piazza Vittorio Emanuele. Grande folla e applausi per i 76 concorrenti al via. Alla punzonatura mancano, tra gli altri, Varetto, che evidentemente non ritiene la corsa adatta a lui, e Rogora caduto e feritosi in allenamento. Lasciato il controllo si raggiunge il Galluzzo, dove la carovana deve attendere Bizzi che ha rotto una ruota e poi alle 8 parte la corsa. L'inizio è abbastanza tranquillo e il traguardo di Cerbaia è vinto da Battesini, quello di Montespertoli da Bertoni. Lasciata Castelfiorentino (km 32) si ha la prima interessante azione; fuggono Introzzi, Mancini, Bergamaschi, Cazzulani e Sabbatini. I fuggitivi vengono ripresi, dopo una quindicina di minuti, da un gruppetto di una ventina di corridori. Dopo un nuovo tentativo di Mancini, ritorna la calma in corsa e si riforma il gruppo. Mancini si dedica ai traguardi a premio e ne vince parecchi, compreso quello di Pisa (km 92), al cui controllo rifornimento si transita alle 11 circa, con una media di poco superiore ai trenta. Foratura per Guerra che però rientra senza problemi e torna in gruppo anche Bizzi che ha dovuto cambiare un'altra ruota. La salita di Vellano, che inizia a Pietrabuona, ha il fondo viscido e si staccano subito alcuni corridori. Tra gli altri: Mancini, Bovet e Rimoldi. In testa è Giuppone che procede ad andatura regolare e il gruppo è composto da una trentina di corridori. Non c'è Bizzi che, colto da crampi, cade e si ritira. Quando Giuppone comincia a scattare perdono contatto tra gli altri: Romanatti, Piemontesi, Guerra, Camusso, Bergamaschi, Gotti, Generati e poi anche Martano, Benente, Introzzi, Bertoni, Cecchi, Astrua e Teani. Giuppone prende una decina di metri ed è Bartali che si riporta su di lui, ma non prende l'iniziativa e sui due rinvengono Bini, Cipriani, Cinelli, Mollo, Sabbatini, Del Cancia, Giacobbe, Molinar, Gerini, Olmo, Cazzulani e Mealli. E' poi Molinar che si decide a scattare ed è ancora Bartali che lo va a riprendere con in scia Cinelli, Mollo e Del Cancia. Ad una cinquantina di metri ci sono Giuppone e Giacobbe, più indietro Bini e Cipriani. Al bivio di Marliana i primi che si sono ricompattati hanno un centinaio di metri su Bini e Cipriani, circa un minuto su Olmo, Gerini, Cazzulani, Sabbatini, Astrua e Mealli e quasi due minuti su Piemontesi, Teani, Cecchi, Bergamaschi, Benente, Martano, Scorticati e Balli, a meno di tre minuti Guerra, Camusso e Generati. Per la discesa forano Giuppone, Cazzulani, Sabbatini, mentre Molinar cade. A Montecatini in testa si forma un gruppetto di undici corridori, ma poi rientrano in molti da dietro, compreso Guerra. Non succede niente fino a poco prima di Cerbaia dove si attacca il breve e durissimo dislivello di San Giovanni. E' il campione d'Italia Bartali che attacca deciso e il solo Del Cancia è in grado di rispondergli, mentre Cinelli, Mealli e Gerini cercano invano di fare altrettanto. Dietro questo terzetto seguono Bergamaschi, Bini, Cipriani, Cazzulani, Guerra, Olmo, Giacobbe, Bertoni, Gotti e Martano. Superato il San Giovanni, il vantaggio dei due battistrada non è eccessivo, mentre il terzetto che insegue perde Cinelli per foratura e Gerini e Mealli vengono riassorbiti dal gruppo di Guerra nel tratto pianeggiante che precede Greve in Chianti.
Inizia l'ultima difficoltà di giornata, la salita del Sugame. Dopo un chilometro Del Cancia è messo nuovamente a terra e Bartali prosegue da solo con 1'25" sul gruppetto inseguitore, nel quale Cipriani da battaglia. In molti cedono e con Cipriani resta Gotti; i due raggiungono Del Cancia, ripartito dopo aver cambiato la gomma. Dietro ci sono Cazzulani e Bini che precedono un terzetto formato da Guerra, Vignoli e Giacobbe. Al culmine della salita Bartali precede Cipriani, Del Cancia e Gotti di 2'05", Bini e Cazzulani di 2'35", Guerra, Vignoli e Giacobbe di 2'50". In discesa fora nuovamente Del Cancia e questa volta non ha più gomme di ricambio. Guerra e Vignoli hanno ripreso Bini, mentre Cazzulani si è riportato su Cipriani e Gotti. Bartali, nonostante una grande discesa, è tradito da una gomma. Tuttavia ha il tempo di ripartire prima che sopraggiungano avversari. Ad Incisa Valdarno (34 km all'arrivo) precede ancora di 2' Cipriani, Cazzulani e Gotti e di 2'45" Vignoli, Guerra e Bini. Prima di Pontassieve Bartali ha aumentato il suo vantaggio a 2'30" sui primi inseguitori, mentre Bini è da solo a 3'20"; Guerra ha forato mentre Vignoli ha rallentato.
Dopo Pontassieve l'azione del battistrada si appesantisce, mentre Guerra e Vignoli hanno ripreso Bini, ma sono ormai tagliati fuori per la vittoria finale. A Firenze Bartali è ancora primo ma nelle vicinanze dello Stadio Berta, dove è posto il traguardo, i tre inseguitori piombano su di lui e il fiorentino, stremato non riesce neppure a tenere la loro ruota. Il terzetto di testa fa il suo ingresso sulla pista dello Stadio le cui tribune sono stipatissime. In testa è Gotti, seguito da Cipriani e da Cazzulani, mentre Bartali segue a 300-400 metri. Gotti conduce per un giro e mezzo poi sul rettilineo opposto a quello di arrivo Cipriani passa al comando sempre seguito da Cazzulani. Quando comincia il rettilineo finale Cipriani accellera, ma Cazzulani attacca deciso, rimonta l'avversario e con un ultimo sforzo riesce a porre, sulla linea del traguardo, la propria ruota davanti a quella di Cipriani. Gotti è terzo e Bartali quarto. Dopo qualche minuto arrivano Vignoli, Guerra e Bini con quest'ultimo che conquista il quinto posto.