Az első támadásra nem is kellett sokat várni, néhány kilométerrel a rajt után négyen (Alessandro de Marchi, Pier Paolo de Negri, Olivier Kaisen és Brian Bulgac) megléptek a mezőnytől, és tetemes előnyre tettek szert (5.40). A harmadik szakaszhoz hasonlóan a mai etapon is mindössze egy negyedik kategóriás heggyel kellett megbirkóznia a mezőnynek. Legutóbb 2008-ban rajtolt Modenából a mezőny, akkor Mark Cavendish nyerte a szakaszt.
A szökevények előnye már hat perc fölött is volt, ám a mezőny közelebb tudott zárkózni később. Negyven kilométerrel a befutó előtt érthetetlen jelenetek játszódtak le az aszfalton: Juan José Haedo mutogatott az egyik vetélytársának, majd elvesztette az irányítást kerékpárja fölött, így bukott, ráadásul egyik saxós csapattársát is megakasztotta, sőt, a korábban az összetettben vezető Taylor Phinney is elesett, majd két BMC-s versenyző is bukott.
De Marchi úgy döntött, megpróbál hazaérni, így ellépett a szökevényektől, miközben a mezőny élén a Sky és a Liquigas kerekesei haladtak – és befogták a másik három „támadót”. De Marchi egyperces előnyt épített, ám 20 kilométerrel a cél előtt őt is beérte.
A sprinthajrából végül Cavendish került ki győztesen, maga mögé utasítva Gosst és Bennatit, no meg a mezőnyt.
| 5. SZAKASZ, MODENA-FANO (199 KM) | |
| 1. Mark Cavendish (brit, Sky) | 4:43:15 óra |
| 2. Matthew Goss (ausztrál, Orica-GreenEdge's ) | a.i. |
| 3. Daniele Bennati (olasz, RadioShack-Nissan) | a.i. |
| 4. Robert Hunter (dél-afrikai, Garmin-Barracuda) | a.i. |
| 5. Sacha Modolo (olasz, Colnago-CSF Inox) | a.i. |
| 6. Alexander Kristoff (norvég, Katyusa) | a.i. |
| 7. Elia Favilli (olasz, Farnese Vini-Selle Italia) | a.i. |
| 8. Manuel Belletti (olasz, AG2R La Mondiale) | a.i. |
| 9. Arnaud Démare (francia, FDJ-Big Mat) | a.i. |
| 10. Jonas Jörgensen (dán, Saxo Bank) | a.i. |
| 1. Ramunas Navardauskas (litván, Garmin-Barracuda) | 14:45.13 óra |
| 2. Robert Hunter (dél-afrikai, Garmin-Barracuda) | + 5 mp. |
| 3. Ryder Hesjedal (kanadani, Garmin-Barracuda) | 11 |
| 4. Matthew Goss (ausztrál, Orica-GreenEdge's) | 13 |
| 5. Mark Cavendish (brit, Sky) | 14 |
| 6. Geraint Thomas (brit, Sky Pro Cycling) | 16 |
| 7. Manuele Boaro (olasz, Saxo Bank) | 19 |
| 8. Christian Vandevelde (amerikai, Garmin-Barracuda) | 26 |
| 9. Joaquin Rodríguez Oliver (spanyol, Katyusa) | 30 |
| 10. Alexander Kristoff (norvég, Katyusa) | 30 |
