En remplaçant le mythique Passo Gavia, avalé par la neige, par l'anonyme Cevo (10,8 km à 5,8%) et en rabotant le parcours de 226 à 194 km, on pouvait craindre une réduction du spectacle et surtout de l'impact sur la course de la 16e étape, censée être l'étape reine de ce Giro, au lendemain de la dernière journée de repos. Il n'en a rien été. Le non moins fameux Mortirolo (11,9 km à 10,9%) a suffi à lui seul à secouer la course, avec Vincenzo Nibali en dynamiteur.
Le Sicilien a attaqué de loin, à sept kilomètres du sommet du Mortirolo, après avoir bénéficié du train imprimé par son coéquipier Domenico Pozzovivo. Cette attaque, à laquelle personne n'a répondu sur le coup, a décramponné son adversaire n°1 Primoz Roglic. Le Slovène n'a jamais pu revenir ensuite sur Nibali, contrairement à Hugues Carthy, le premier à avoir contre-attaqué, à Miguel Angel Lopez et au maillot rose Richard Carapaz, tracté par Mikel Landa
Ces cinq-là sont passés au sommet, à 27,7 km de la ligne d'arrivée placée dans la petite cité lombarde de Ponte di Legno, avec plus d'une minute d'avance sur le groupe Roglic dans une atmosphère automnale. Devant, trois rescapés de l'échappée du jour (21 coureurs dont le Français François Bidard), Jan Hirt, Giulio Ciccone et un coéquipier de Nibali, Damiano Caruso, avaient déjà attaqué depuis cinq minutes la longue descente, rendue pénible par la pluie et le froid.
Caruso s'étant laissant décrocher pour rejoindre Nibali et Hirt rechignant à assurer des relais à cause de la présence de Lopez, son leader, derrière, Ciccone, 24 ans, s'est rapidement retrouvé seul à rouler devant. C'est donc avec une certaine logique qu'il a emporté la mise à l'issue d'un sprint entre deux coureurs rincés, trois ans après sa première victoire d'étape sur le Giro.
Le groupe de poursuivants a passé la ligne 1'40 après, Carapaz gardant son maillot rose avant une nouvelle étape de montagne (Commezzadura-Anterselva) et Vincenzo Nibali prenant la deuxième place à Primoz Roglic, arrivé avec 1'21 de retard sur ces deux-là. Carapaz est sans doute le grand vainqueur du jour puisqu'il compte 1'47 d'avance sur Nibali et 2'09 sur Landa et Roglic.