Un grupo de ocho corredores, que formaban parte de una fuga precedente, quedaron en cabeza a falta de 38 km para la meta y afrontaron la única subida del día, de algo más de nueve kilómetros a un desnivel medio del 6,3%.
El ciclista español del Movistar Pablo Castrillo fue el primero en atacar en el grupo de escapados, pero Vine le atrapó a falta de poco más de cinco kilómetros para la meta y el escalador australiano atacó un kilómetros después.
En la meta, Vine aventajó en 35 segundos a Castrillo y en 1:04 a Javier Romo, también del Movistar.
Por detrás, los favoritos al podio final, entre ellos Vingegaard y el portugués Joao Almeida, cruzaron la meta justo por detrás del trío (a 1:05).
El danés Torstein Traen, que comenzó la jornada con el maillot rojo de líder de la carrera, se dejó 1:03 con respecto a Vingegaard, que le arrebató el primer puesto.
En la clasificación general, Vingegaard es líder con 26 segundos de ventaja sobre Traen y 38 sobre Alemeida.
El miércoles se disputará la 11ª etapa con salida y llegada a Bilbao, de 157,4 km de recorrido muy exigente, no por la dificultad de los puertos a subir, sino por su gran número (dos de 2ª categoría y cinco de 3ª).
El último de ellos, al Alto de Pike (2,3 km a una media del 8,9% de desnivel) se coronará a ocho kilómetros de la llegada a la capital vizcaína.