L'Italien Diego Ulissi a remporté la quatrième étape du Tour d'Italie après avoir attaqué dans la dernière montée avant la ligne d'arrivée. Le Néerlandais Tom Dumoulin s'est classé deuxième pour reprendre le maillot de leader.
De retour en Italie après les trois premières étapes disputées au Pays-Bas, Ulissi a remis l'Italie à l'affiche après que Dumoulin eut remporté le contre-la-montre en lever de rideau de l'épreuve et que l'Allemand Marcel Kittel eut gagné les deux premiers sprints.
Ulissi, de l'équipe Lampre, a attaqué dans la portion la plus raide de la courte montée de Fortino avec 10 kilomètres à faire. Puis il a maintenu son avance dans la descente vers la ligne d'arrivée en bord de mer.
Il a complété cette étape vallonnée en presque cinq heures, devançant Dumoulin de cinq secondes.
Ryder Hesjedal (Trek), vainqueur du Giro en 2012, a terminé à 46 secondes du vainqueur du jour. Hugo Houle (AG2R La Mondiale), de Sainte-Perpétue, s'est classé 64e à 1:11.