L'Espagnol Alejandro Valverde (Movistar) a terminé 3e à 5 secondes alors que Mauri Vansevenant (Deceuninck-Quick Step), premier Belge, a pris la 9e place à 0:16. Après quelques kilomètres, un groupe de sept coureurs s'est détaché du peloton avec les Espagnols Daniel Navarro (Burgos-BH), Oier Lazkano (Caja Rural-Seguros RGA), Gotzon Martin (Euskaltel-Euskadi), l'Américain Larry Warbasse (AG2R CItroën), le Danois Mikkel Honoré (Deceuninck-Quick Step), le Français Theo Delacroix (Intermarché - Wanty Gobert) et l'Autrichien Felix Gall (DSM).

Dernier membre de l'échappée du jour, Lazkano a été repris par le peloton à 12 kilomètres de l'arrivée alors que deux difficultés restaient au programme. Si personne n'a osé attaquer dans les pentes de Malkuartu, qui présentait des passages jusqu'à 10,8 pour cent, tout s'est joué dans l'ultime col de la journée, Santa Maria del Yermo. Le Canadien Michael Woods (Israel-Start Up Nation) et le Néerlandais Wilco Kelderman (BORA-hansgrohe) n'ont pas pu défendre leur chance, victimes d'une chute dans la finale.

L'Équatorien Richard Carapaz (INEOS-Grenadiers) et Pogacar ont allumé plusieurs mèches mais Roglic, en leader, a contrôlé. Les deux Slovènes se sont ensuite isolés en tête à 2 km de l'arrivée, au plus fort de la pente (18%). Plusieurs fois repris par un groupe de poursuivants, ils se sont détachés à quelques hectomètres de la ligne et Pogacar, dernier vainqueur du Tour de France, s'est imposé devant son aîné. C'est déjà la 5e victoire de la saison pour 'Pogi', lauréat du Tour des Émirats arabes unis et de Tirreno-Adriatico.

Leader depuis sa victoire dans le contre-la-montre inaugural, Roglic compte respectivement 20 et 30 secondes d'avance au général sur Pogacar et l'Américain Brandon McNulty. Vansevenant est 9e à 1:09. Jeudi, la 4e étape proposera 189,2 km entre Vitoria-Gasteiz et Hondarribia au peloton. En 2020, la course n’avait pas été organisée à cause de la pandémie de coronavirus. Vainqueur en 2019, Ion Izagirre (Astana-Premier Tech) est donc toujours le tenant du titre. L'Espagnol avait devancé l'Irlandais Dan Martin et l'Allemand Emanuel Buchmann.