In de eerste echte bergrit van de drieweekse koers was hij met afstand de beste klimmer van een groepje ontsnappers. Achter hem pakte Tom Dumoulin tijd op de andere klassementsmannen en verstevigde zijn leidende positie in het algemeen klassement.
Achter Wellens werd de Deen Jakob Fuglsang tweede, voor de Rus Ilnoer Zakarin. Dumoulin kwam net achter hen als vierde over de streep, enkele tientallen meters voor veel andere concurrenten in het klassement.
De afgelopen dagen stonden al veel heuvels op het menu, maar etappe zes stond te boek als een echte bergrit met twee beklimmingen van de tweede categorie, waarvan er een als slotklim diende. Een aantal avonturiers met enig klimtalent koos dan ook de aanval. In dat groepje van vijf zat Pim Ligthart, die zich uit de naad werkte voor Wellens en die inzet uiteindelijk beloond zag.
Solo
Achter hen werkte eerst Movistar en later Giant-Alpecin van Dumoulin een tijd lang op kop van het peloton om de vluchters binnen handbereik te houden. Toch zong Wellens het uit tot op de streep. Met nog 15 kilometer te gaan spatte het kopgroepje uiteen en Wellens ging solo op weg naar de zege.
De favorieten hielden in de achtergrond lang hun kruit droog, al kwamen ze wel dichterbij. Pas op ruim 3 kilometer voor de streep viel Vincenzo Nibali aan, maar nadat Sky hem had teruggehaald ging Dumoulin zelf in de aanval. Hij kreeg alleen Domenico Pozzovivo en Zakarin mee, raapte onderweg nog enkele mannen op en pakte tijd op grote namen als Nibali, Alejandro Valverde en Mikel Landa.