L'EspagnolFrancisco Mancebo (Rock Racing) s'échappe seul quelques kilomètres après le départ. Il est rejoint au 50e kilomètre par Timothy Johnson (OUCH-Maxxis) et David Kemp (Fly V Australia). L'avance de ce groupe de trois coureurs atteint 12 minutes. Dans la principale difficulté de l'étape, la Howell Mountain Road (2e catégorie), Mancebo attaque à nouveau. Un groupe d'une vingtaine de coureurs comprenant les principaux favoris du Tour Californie s'extrait du peloton. Il revient sur Johnson et Kemp. Alors que l'avance de Mancebo est réduite à une minute dans le circuit final de Santa Rosa, Vincenzo Nibali (Liquigas) et Jurgen Van de Walle (Quick Step) s'échappent du groupe des favoris et rejoignent le coureur en tête. Mancebo parvient néanmoins à les devancer au sprint sur la ligne d'arrivée. Il remporte ainsi l'étape pour sa première compétition avec l'équipe Rock Racing, et prend le maillot jaune. Nibali et Van de Walle sont déclassés du sprint et sont rétrogradés dans le même temps que le premier groupe des poursuivants. Le précédent leader du classement général, Fabian Cancellara, a abandonné.