Pronti via e partono subito le offensive, con Johan Vansummeren (Garmin-Sharp) a fare la prima mossa. Al vincitore della Parigi - Roubaix 2011 si accodano subito Tim De Troyer (Accet Jobs-Wanty), Arthur Van Overberghe (Topsport Vlaanderen), Mikel Astarloza (Euskaltel Euskadi) e Alexander Pliuschin (IAM Cycling), imitati pocco più tardi da Klaas Sys (Crelan Euphony) e Nicolas Vogondy (Accent Jobs-Wanty), che vanno così a formare un gruppetto di sette fuggitivi. Al gruppo la composizione non crea problemi e rapidamente il distacco si dilata, fino agli undici minuti fatti registrare dopo 80 chilmetri. Il distacco a lungo rimane sostanzialmente stabile, con la corsa che prosegue tranquilla senza sussulti, se non qualche caduta, tra le quali quelle di Paul Martens (Blanco), Vasil Kiryienka (Sky) e Peter Velits (Omega Pharma-Quick Step). A cambiare la situazione, ad ottanta chilometri dal traguardo, è proprio una caduta, che vede coinvolti, fra gli altri, Philippe Gilbert (BMC), Andy Schleck (RadioShack-Leopard) e Thomas Voeckler (Europcar), con quest'ultimo che è costretto al ritiro, imitato poco dopo dal lussemburghese. A questo punto in gruppo si accelera notevolmente perché la caduta ha causato una frattura, con la maggior parte dei favoriti costretti ad inseguire. I primi a rendersi conto della situazione sono i padroni di casa della Blanco che chiaramente provano a forzare il ritmo, facendo così crollare il vantaggio dei fuggitivi. Grazie soprattutto ai BMC il gruppo si ricompone dopo una decina di chilometri, ma intanto davanti Astarloza, Vansummeren e Pliuschin prendono il largo, con il basco che poi accelera nuovamente rimanendo da solo. Quando sta per iniziare la bagarre, a circa 40 chilometri dal traguardo, una nuova caduta taglia fuori uno degli uomini più attesi: Joaquim Rodriguez (Katusha), costretto a ritirarsi per problemi alla gamba sinistra. Poco dopo dal gruppo cominciano i primi attacchi: il primo a muoversi è Pieter Weening (Orica-GreenEDGE), che rapidamente si riporta sui fuggitivi, ad eccezione di Astarloza, ancora solitario al comando.
Poco dopo, l'azione di Weening viene imitata da Andy Grivko (Astana), David Tanner e Lars Peter Nordhaug (Blanco) che a loro volta riprendono alcuni degli attaccanti, tanto che poi, a fine Kruisberg, verranno attesi dall'olandese. Ci si dirige così verso la penultima scalata del Cauberg con Astarloza al comando, cinque inseguitori alle sue spalle ed il gruppo a circa due minuti. Nel tratto di pianura provano a muoversi anche Simon Spilak (Katusha) e Damiano Cunego (Lampre-Merida), la cui azione sembra più incisiva tanto che si porta a circa venti secondi dai contrattacanti. Purtroppo per lui l'aggancio non riesce ed è costretto invece ad arrendersi al gruppo guidato dai BMC sulle prime rampe del Cauberg. A quel punto i big sono tutti nelle prime posizioni, ma si controllano e a scattare è Marco Marcato (Vancansoleil-DCM), imitato poco dopo da Roman Kreuziger (Saxo-Tinkoff) e Giampaolo Caruso (Katusha), con i quali riesce poi a riportarsi sugli altri contrattaccanti mentre il gruppo non sembra ancora aver chiaro il da farsi.
Così, mentre in testa al gruppo sono solo Cannondale e OmegaPharma-QuickStep a mettersi davanti, gli otto contrattaccanti si riportano su Astarloza, proseguendo di buona lena e riuscendo a mantenere un vantaggio costante intorno ai 30 secondi. A quel punto, dopo la penultima ascesa, ad accelerare è Grivko, imitato con più convinzione da Kreuziger che rapidamente si ritrova da solo in testa. Dietro i suoi ex compagni di avventura non sembrano trovare l'accordo e ci prova Nordhaug da solo, ma neanche il suo tentativo va in porto. In gruppo invece la situazione sembra ancora stabile, con Ryder Hesjedal (Garmin-Sharp) che allunga. Il canadese riesce, a cinque chilometri dal traguardo, a riportarsi sugli inseguitori, stabili ad una dozzina di secondi dal battistrada. Si arriva così sull'ultima scalata del Cauberg, con il gruppo che ha ulteriormente perso qualcosa dalla testa della corsa. Il distacco è ormai incolmabile, malgrado una tremenda sfuriata di Gilbert che mette il gruppo in fila indiana, ma che nulla può contro il vantaggio di Kreuziger, ormai sempre più vicino dal traguardo. Dopo lo scollinamento Gilbert viene ripreso da Valverde e Gerrans, ma i tre non trovano l'accordo per inseguire Kreuziger che può così alzare le braccia al cielo e festeggiare la sua impresa. Per il secondo posto volata lunga di Gilbert, ma è Valverde che la spunta su Gerrans e tutto il gruppo che aggancia i tre sul traguardo.