La terza tappa in montagna, l'unica dell'edizione con un arrivo in salita, vede la vittoria di Francesco Gavazzi. Nei 162 km tra Men Tou Gou e Badaling Great Wall si è vista dapprima una fuga di 7 uomini, andata via dopo una successione di scatti e controscatti. Protagonisti Ligthart, Nieve, Grivko, Bennett, Meier, Hoogerland e Ladagnous, arrivati ad avere sino ad oltre 4' di vantaggio sul gruppo. Ai 19 km dall'arrivo il gruppo tirato dall'Omega Pharma del leader Tony Martin si porta a 1'30" dai fuggitivi mentre sulla salita finale il gruppo si ricompatta.
Con uno sforzo disumano per restare a ruota di Scarponi Paolo Tiralongo vince a Rocca di Cambio la settima tappa del Giro d'Italia. Vanno in fuga sin dal chilometro 0 in 4: Beppu, Rabottini, Selvaggi, Hollenstein. Vantaggio massimo di 9'15", si mantengono tra i 7' e gli 8'. A L'Aquila (-24 km all'arrivo) i quattro fuggitivi hanno 1'55" sul gruppo tirato dalla Garmin-Barracuda al gran completo. Rabottini saluta la compagnia ad inizio salita. Scatta Pirazzi e guadagna 20" ai -15 km ma Agnoli riparte ed esce dal gruppo tirato dalla Lampre (lo raggiungono Santaromita e Pietropolli).
Non era arrivata nel prologo a causa dela pioggia, la vittoria di Bradley Wiggins. È giunta oggi, oltretutto nella maniera più consueta per il britannico: la volata (seppur ristretta) Scatti e controscatti negli ultimi 20 km della tappa, il gruppo arriva a La Chaux-de-Fonds forte di una quarantina di unità. Sullo stretto rettilineo d'arrivo è Wiggins a partire in testa, Tiralongo e Westra provano a contrastare il campione britannico ma nulla possono. Pietropolli chiude in 8a posizione di tappa, Cadel Evans 13°.
Un Romain Bardet (classe '90) spettacolare è stato l'ultimo dei fuggitivi ad essere ripreso dal gruppo dei migliori: solo a 9 km dalla fine il francese della AG2R è stato raggiunto dalla prima parte del plotone (formata da una quarantina di uomini). Fromberg e Keutenberg non hanno fatto grossa selezione, anche se in diversi (Gesink e Marcato tra gli altri) si sono staccati. Nei 10 km conclusivi, in attesa del Cauberg, gli attacchi si sono ovviamente moltiplicati: Gasparotto, poi Voeckler con Sagan, poi addirittura Freire ai 7 km hanno provato ad evadere.
Il procuratore capo di Mantova, Antonino Condorelli, ha chiesto il rinvio a giudizio per 32 persone - tra atleti, medici e preparatori atletici - nell'ambito dell'inchiesta sul doping nel ciclismo partita a fine 2008. Guido Nigrelli, farmacista di Mariana Mantovana, è ritenuto la mente del traffico illecito insieme a Sergio Gelati, preparato atletico della Lampre.