De derde etappe werd gezien als de koninginnerit, want de coureurs moesten zeven cols bedwingen. De finish lag na 164 kilometer, waar in de laatste zeven kilometer de Alto de Usartza opdoemde. Een berg van de eerste categorie. Mollema koerste in de slotfase attent van voren, maar stond er wel alleen voor. Hij had geen helpers meer in de buurt. Tot overmaat van ramp bleek ploegmaat Steven Kruiswijk aan het begin van de dag ziek te zijn geworden, terwijl Robert Gesink niet eens meer was vertrokken vanwege restanten van griep. In een levendige finale werd volop gedemarreerd. De Amerikaan Chris Horner had daarbij veelvuldig het initiatief. Hij kwam uiteindelijk ook weg samen met Sanchez en diens landgenoot Joaquin Rodriquez. De 25-jarige Mollema sloot aan in een tweede groepje.
Ze kwamen dichtbij, maar in de laatste twee kilometer werd niet doorgereden. Het verschil was op de streep twaalf seconden. Sanchez was de rapste voor Rodriquez en Horner. Mollema won ovetuigend de sprint van de achtervolgers voor de Italiaan Daminano Cunego en Tony Martin uit Duitsland. Sanchez is de nieuwe leider. Ook voor donderdag staat een bergetappe op het programma. Mollema toonde zich na afloop meer dan tevreden: "Een mooie opsteker vandaag in de lastigste rit van Baskenland. Ik voelde me afgelopen dagen al goed in orde en het is mooi dat dat bevestigd wordt. Wel jammer dat het in de laayste twee kilometer in mijn groepje wat stil viel omdat niemand wilde rijden. Anders sprint je wellicht nog voor de overwinning en komen er geen renners meer terug van achteren. Toch een tevreden gevoel." De Ronde van het Baskenland duurt nog tot en met komende zaterdag.