Come ogni anno, la Milano-Sanremo ha aperto la stagione delle classiche monumento. Alla partenza c'erano tutti i grandi velocisti (Sagan, Cavendish, Gaviria, Kristoff, Demare, Viviani, Colbrelli), ma anche tanti uomini adatti a corse di un giorno (Van Avermaet, Kwiatkowski, Boonen, Alaphilippe). I favori del pronostico alla partenza erano sul campione del mondo Peter Sagan, sul vincitore uscente Arnaud Demare e sui velocisti Kristoff e Gaviria. In molti infatti prevedevano un arrivo in volata, dato che l'ultima fuga ad avere successo risaliva al 2012, anno in cui vinse Gerrans ; inoltre il tempo caldo e soleggiato non sembrava dare la possibilità ai discesisti di fare la differenza una volta scollinati dal Poggio. Il percorso aveva un tragitto uguale a quello dello scorso anno: le asperità più importanti erano senza dubbio il Passo del Turchino (a oltre 150 km dal traguardo), il trittico dei tre Capi (Mele, Cervo e soprattutto Berta a 50 km dall'arrivo), la salita della Cipressa (5,6 km al 4,1% a 21 km dal traguardo) ed infine il Poggio (3,7 km al 3,7% a soli 5,5 km dall'arrivo).
Nella prima parte la corsa segue uno svolgimento lineare, con molti corridori che provano ad andare in fuga, ed al terzo chilometro 10 ciclisti riescono ad evadere dal controllo del plotone: Nico Denz (Ag2r La Mondiale), Mattia Frapporti (Androni-Sidermec), Mirco Maestri (Bardiani-CSF), William Clarke e Tom Skujins (Cannondale-Drapac), Ivan Rovny (Gazprom-Rusvelo), Alan Marangoni (Nippo-Fantini), Federico Zurlo (UAE Team Emirates), Umberto Poli (Novo Nordisk), e Julen Amezqueta (Wilier-Selle Italia). Questi corridori riescono a raggiungere un vantaggio massimo di 4 minuti.
Sul Turchino il gruppo recupera gran parte del distacco, e dopo aver affrontato i tre Capi in velocità si arriva al ricongiungimento ai piedi della Cipressa. Proprio sulla penultima asperità i primi big provano ad animare la corsa: Greg Van Avermaet (BMC), Philippe Gilbert (Quick-Step), Mattia Cattaneo (Androni) e Tim Wellens (Lotto Soudal) allungano il plotone e formano un gruppetto, ma l'olandese Tom Dumoulin (Team Sunweb) riesce da solo a ricucire lo strappo. La sua andatura forsennata fa vittime illustrI, tra cui l'ex vincitore Mark Cavendish (Dimension Data).
Finita la discesa, nel tratto che porta al Poggio, Tony Gallopin (Lotto Soudal) prova ad andarsene, ma la marcatura di Gilbert ed il lavoro della Bora di Sagan impediscono al francese di guadagnare un buon margine. Il gruppo, forte di una settantina di corridori, arriva compatto ai piedi dell'ultima salita ed affronta la prima parte guidato da Dumoulin. Quando il cronoman olandese si sposta, il campione del mondo Peter Sagan lancia un poderoso attacco a cui inizialmente provano a rispondere Colbrelli (in modo vano) e la coppia formata da Michal Kwiatkowski (Sky) e Julian Alaphilippe (Quick-Step): questi due riescono a chiudere sullo slovacco e scollinano con lui.
Per tutta la discesa ed il successivo tratto in pianura Sagan non riceve cambi, dato che allo sprint batterebbe con facilità i due compagni di fuga. Per questo il campione del mondo è costretto a lanciare uno sprint lunghissimo con Kwiatkowski che riesce a superare lo slovacco a pochi metri dal traguardo. Il gruppo arriva a soli 5 secondi, con Kristoff (4°) che batte Gaviria. Male gli italiani, con il solo Viviani (9°) che riesce ad entrare nella top ten.
