Arrivée à Mulhouse du groupe de poursuivants avec Tony Gallopin (Lotto-Belisol) à gauche, nouveau maillot jaune à l'issue de l'étape. Gérardmer à Mulhouse (170 km)
Derrière eux, un groupe de 28 coureurs intercalés se forme après le col du Wettstein. Il comprend notamment cinq coureurs de l'équipe française Europcar, dont leur leader Pierre Rolland. Au moment d'aborder la cinquième difficulté du jour, le Markstein, Martin et De Marchi ont deux minutes d'avance sur ce groupe et six minutes et demi d'avance sur le peloton. Dans cette ascension, à 59 km de l'arrivée, Martin part seul et n'est plus rejoint. Il passe le Grand Ballon et arrive à Mulhouse avec deux minutes et 45 secondes d'avance sur un groupe de 21 coureurs. Le peloton arrive avec près de huit minutes de retard.
Tony Martin obtient sa troisième victoire d'étape sur le Tour de France, après les contre-la-montre gagnés en 2011 et 2013. Il offre à Omega Pharma-Quick Step son deuxième succès sur ce Tour, Matteo Trentin s'étant imposé deux jours plus tôt à Nancy. Il s'empare du maillot à pois, devançant Blel Kadri d'un point. Il se voit en outre attribuer le prix de la combativité.
Membre du groupe arrivé après Tony Martin, Tony Gallopin (Lotto-Belisol) s'empare du maillot jaune. Il compte une minute et 34 secondes d'avance sur Vincenzo Nibali. L'échappée permet également à Rolland de passer de la 22e à la huitième place du classement général[1],[2].