Cette 20e étape, avec une distance 207,8 km, est la plus longue du Tour d'Espagne 2023 alors qu'elle arrive en fin de Vuelta où une certaine fatigue des coureurs pourrait se ressentir. Elle se déroule en terrain accidenté sur le territoire de la Communauté de Madrid, au nord-ouest de la capitale espagnole entre Manzanares el Real et Guadarrama, deux villes distantes entre elles d'une trentaine de kilomètres. L'étape comprend un total de dix cols tous de 3e catégorie dont quatre sont parcourus deux fois. Le dernier sommet de la Vuelta 2023 est l'Alto San Lorenzo de El Escorial franchi 12 km avant l'arrivée.
Déroulement de la course
Après une demi-heure de course, une importante échappée comptant 31 coureurs se porte en tête et augmente régulièrement son avance sur le peloton. Les coureurs les mieux classés de ce groupe de tête sont Remco Evenepoel (Soudal Quick-Step), Marc Soler (UAE Emirates) et Wout Poels (Bahrain Victorious). À 100 km de l'arrivée et cinq cols franchis sur les dix au programme de l'étape, l'avance des fuyards est de six minutes sur le peloton. Après huit cols franchis (à 60 km de l'arrivée), l'écart du groupe d'attaquants avec le peloton est monté à plus de sept minutes puis continue d'augmenter pour atteindre neuf minutes à 40 km du terme mais en se réduisant à 24 coureurs.
Dans la dernière ascension du jour, l'Alto San Lorenzo de El Escorial, Wout Poels et Lennert Van Eetvelt (Lotto Dstny) attaquent. Ils sont rejoints par Marc Soler avant le sommet puis par Pelayo Sánchez (Burgos BH) et Remco Evenepoel au début de la descente. Ce groupe de cinq hommes se dirige vers Guadarrama pour se disputer la victoire. Wout Poels lance le sprint de loin et résiste de justesse au retour sur la ligne de Remco Evenepoel pour gagner l'étape. Un groupe avec les principaux leaders du classement général arrive à plus de dix minutes du vainqueur où le maillot rouge Sepp Kuss et ses dauphins et coéquipiers Jonas Vingegaard et Primož Roglič finissent ensemble en se tenant juste derrière le groupe des favoris.
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