Partenza velocissima, anche grazie alla strada in leggera discesa e, mentre Zollia e Renzo Zanazzi tentavano una fuga, Luciano Maggini ha forato e Renzo Soldani ha dovuto fermarsi per registrare la bicicletta. Più avanti anche Paolinetti e Odino sono stati appiedati da forature e, sostituito il tubolare, si sono lanciati in un duro inseguimento, reso difficile dal fatto che in testa si pedalava a 45 all'ora. In prossimità di Casale il trevigiano Barbiero è scappato; guadagnati cento metri, li ha conservati al primo traguardo e poi, sul secondo, pur venendo avvicinato dagli inseguitori, ha potuto farla franca ed intascare anche le altre quindicimila lire.
Soddisfatto, Barbiero si è rialzato, e per diversi chilometri tutto è proceduto con tranquillità. Intanto, proprio verso Mirabello, la corsa si è animata ad opera soprattutto del "vecchio" Ronconi. Il romagnolo si è lanciato all'attacco e con lui Pedroni, Barducci e Carrea. Alle spalle del quartetto, ad un centinaio di metri, Leoni, Salimbeni, Pettinati, Ghirardi, Pezzi e Zampini i quali sono riusciti a unirsi ai primi. Non altrettanto hanno potuto fare Widmer Servadei, Vincenzo Rossello e Franchi che pur erano sfuggiti al grosso.
Con dieci corridori in fuga, la gara si è diretta verso Alessandria; ma il loro vantaggio che a San Salvatore era salito a un minuto, è stato annullato in Alessandria, dove tuttavia il bravo Ghirardi ha vinto il traguardo a premi. Ricomposto il gruppo, la situazione è rimasta tranquilla e tutti insieme sono arrivati al controllo-rifornimento di Acqui dove il direttore di corsa, anzichè concedere i consueti tre minuti di neutralizzazione ha ordinato che il rifornimento fosse volante. Pettinati è passato in testa a tutti nel centro della sua Acqui, ma nella confusione del controllo-rifornimento, Astrua è scattato via con lo stesso Pettinati e con Roma e Ciolli. Quest'ultimo rallenta e si stacca, ma dal gruppo, lungo la salita di Alice Belcolle, esce Bartali che riprende Astrua, Pettinati e Roma e li incita ad insistere. L'azione dei fuggitivi provoca un notevole frazionamento e in testa ai primi inseguitori c'erano Ronconi, Ponsin, Barducci, Pedroni, Franchi, Fondelli, Pontisso, De Santi, Barozzi, Minardi, Soldani, Ottusi e tra altri anche Coppi e Magni. Nel frattempo i quattro fuggitivi, molto decisi, attraversata Nizza (km 152) avevano 45" di vantaggio, ma poco dopo sulla salita del bivio di Costigliole, rimane staccato Pettinati. Con grande sforzo si riporta sui tre compagni di fuga, ma lungo la salita delle Tre Stelle si stacca nuovamente, poi, improvvisamente si ritrova davanti a Bartali, costretto a fermarsi per una foratura; Gino riparte dopo aver perso circa trenta secondi e si lancia all'inseguimento di Roma e Astrua che avevano continuato di buona lena la polverosa salita. Acciuffato e staccato Pettinati, nella discesa su Alba Gino è riuscito ad agguantare i due compagni di fuga, e, ancora una volta, li incita a insistere passando subito a tirare.
Ad Alba Pettinati, ormai sfinito si rialza e viene raggiunto dal gruppo, il cui ritardo è salito a 2'45". Coppi, nel frattempo, aveva forato e perso circa quaranta secondi dal gruppo inseguitorie; dopo un forsennato inseguimento era rientrato in gruppo, ma non riesce ad opporsi agli scatti che si susseguono tra gli inseguitori. Ai piedi della salita di Montà i tre di testa avevano 2'30" su Fornara e Vincenzo Rossello, 3' su Olmi e 3'15" sul grosso. Sul culmine della salita Astrua è riuscito a precedere Bartali; Roma caduto e ferito ad una gamba, dopo aver inseguito per qualche chilometro è stato costretto a ritirarsi. Bartali ed Astrua avevano un vantaggio di 2'20" su Rossello e Fornara, di 2'55" su Scudellaro ed Olmi, di 3'10" su Barozzi e di 3'30" sul gruppo di Coppi e Magni.
A Poirino, meno di cinquanta chilometri all'arrivo, i due fuggitivi conservano 2' di vantaggio sugli immediati inseguitori (Rossello, Fornara, Scudellaro e Olmi che si erano riuniti) e ben 3'45" sul grosso. A Villanova il vantaggio è ridotto a 1'15", mentre dal gruppo era scappato De Santi che inseguiva a 2'40".
Appena fuori di Riva di Chieri (32 km al traguardo) Bartali e Astrua vengono raggiunti dai quattro inseguitori; sulla salita di Rezza, Olmi e Scudellaro cedono.
La discesa su Castiglione e la lieve salita di Sambuy, tirata pressochè interamente da Fornara, non cambia la situazione. Dietro ai quattro, a 25" Olmi, a 50" Scudellaro, a più di 2' il gruppo. Siamo all'ingresso del Motovelodromo dove per primo entra Bartali; proprio dove termina la salitella del sottopassaggio e i corridori si lanciano sul cemento della pista, Astrua, dall'ultima posizione, è scattato improvvisamente, superando tutti e prendendo un certo margine di vantaggio. Uscendo dalla penultima curva Astrua aveva ancora qualche metro di vantaggio, ma sul rettilineo opposto Bartali, con uno sforzo notevole e voltandosi controllando Fornara, ha raggiunto il biellese e, entrando nell'ultima curva, lo ha superato.
Fornara ha attaccato due volte Bartali sull'esterno, ma Gino ha rintuzzato l'attacco ed è uscito sul rettilineo d'arrivo che qualche metro di vantaggio e un paio di scatti gli hanno permesso di vincere nettamente.