Маршрут гонки был представлен 19 октября2010, и включал по одной индивидуальной и командной разделке, Пиренеи на второй неделе и Альпы на третьей. За 21 этапа гонщики преодолели 3430,5 километра, разбавленных двумя днями отдыха. В разделке предпоследнего этапа Кэдел Эванс снял жёлтую майку с плеч Анди Шлека, третий раз подряд остановившегося в шаге от победы. Впервые победу праздновал представитель Австралии, и впервые на главный подиум поднялись родные братья (Франк Шлек стал третьим). Благодаря удерживавшему лидерство дольше всех Томасу Фёклеру хозяева гонки впервые за десятилетие могли рассчитывать на победу, что привело к скачку интереса к Туру в самой Франции. Партнёр эльзасца Пьер Роллан выиграл этап с финишем в Альп-д’Юэз и белую майку лучшего молодого гонщика. Самуэль Санчес выиграл финиш в другую гору высшей категории, Люз Ардиден, и опередил всех в горном зачёте. Марк Кавендиш третий год подряд преодолел планку в 5 этапных побед и наконец выиграл спринтерский зачёт.
На горных этапах очень многие участники не укладывались в лимит время, в том числе трио лидеров спринтерского зачёта. Во время массовых финишей за пределами лимита организаторы «прощали» участников, штрафуя на спринтерские очки. В то же время, например, единственный не уложившийся в лимит на 12-м этапе, Денис Галимзянов, был дисквалифицирован. В гонке стартовало лишь двое норвежцев, Тур Хусховд и Эдвальд Боассон Хаген, однако им удалось выиграть 4 этапа, причём Хусховд ещё до своих побед неделю ехал в жёлтой майке. Первые этапы ознаменовались множеством падений, из-за которых сошли многие претенденты на итоговую победу. Один из именитых гонщиков, Александр Винокуров, даже был вынужден объявить о завершении карьеры после перелома бедра (позже он забрал свои слова обратно, чтобы «Астана» не лишилась лицензии Протура без его очков). Одним из падавших и терявших время за завалами стал лучший многодневщик современности Альберто Контадор, впервые за 6 лет не сумевший выиграть Гранд Тур, в котором он стартовал. После гонки, из-за употребления допинга, результат Контадора, занявшего 5-е место в генеральной классификации, был аннулирован.
Первый этап был ознаменован множественными завалами и падениями. На последних десяти километрах произошло 2 серьёзных завала, в результате, которых образовалась лидирующая группа. Перед финишем попытки попытки атаковать предпринимали Денис Галимзянов из Катюши, Александр Винокуров («Астана») и Фабиан Канчеллара (Leopard Trek), но все они не увенчались успехом. А Филиппа Жильбера настичь никто не сумел. Вторым финишировал Кэдел Эванс (BMC), третьим — Тур Хусховд (Garmin-Cervelo).
Главный фаворит «Тур де Франс» Альберто Контадор (Saxo Bank) оказался в группе догоняющих и уступил победителю 1 минуту 20 секунд[1].
3-й этап в финишном спринте выиграл американец Тайлер Фаррар из Garmin-Cervélo, для него это стал первый успех на Тур де Франс в карьере[3].
4-й этап
В напряженной финишной борьбе 4-го этапа Кэдел Эванс считанные сантиметры выиграл у Альберто Контадора. 3-м стал Александр Винокуров. Лидерство в общем зачете сохранил Тур Хусховд[4], Эванс в секунде позади[5].
5-й этап
Этап характеризовался многочисленными завалами. Падали многие известные гонщики. Сошёл капитан Team RadioShackЯнец Брайкович[6], серьёзно упал Том Бонен, отстал на 13 минут на этапе, продолжил гонку, но впоследствии на 7-м этапе был вынужден сойти[7]. Свою 16-ю победу на Турах одержал Марк Кавендиш[8]
На этапе образовался отрыв из 9 человек, в котором участвовал россиянинАлександр Колобнев, который был третьим на промежуточном финише и выиграл горный финиш 4-й категории, за которую дается 1 очко. На горе 2-й категории произошли перестроения. Образовалась лидирующая группа и группа преследователей, в которой был Александр Винокуров с товарищем по команде Паоло Тиралонго. Затем единоличным лидером стал португалецРуй Кошта (Movistar Team), а Винокуров — его преследователем. За километр до финишной черты оживилась основная группа, стали атаковать Жильбер, Контадор, Эванс, но Кошта сумел удержаться на первой позиции до финишной черты, вторым стал Жильбер, третьим — Эванс. Существенных изменений в генеральной классификации не произошло[11].
За 37 км до финиша Флэчу сбила телевизионная машина, который задел Хогерланда, в результате чего тот вылетел на забор с колючей проволокой, получив значительные ушибы и порезы[16]. Оба смогли продолжить гонку и финишировали через 16 минут после победителя этапа[17].
Во второй раз подряд отрыв доехал до финиша. К концу этапа в нём остались Луис Леон Санчес, Санди Казар и Томас Вёклер, которые разыграли победу. На финише сильнее оказался Санчес, вторым финишировал Вёклер, благодаря чему надел жёлтую майку[18]. Четвёртое место разыграла основная группа, оно досталось Филиппу Жильберу[19].
10-й этап
В спринтерской развязке этап выиграл в дебютном для себя Туре Андре Грайпель. Полвелосипеда проиграл ему Марк Кавендиш. Третьим стал Хосе Хоакин Рохас[20]. Филипп Жильбер делал попытку уехать в позднем отрыве, но не выстоял в подъёме и его настигла основная группа.
На подъёме высшей категории Обиск произошли перестроения, в отрыв в одиночку уехал Жереми Руа (FDJ), став первым на горном финише и вместе с тем горным королём, за ним с просветами гору покорили Давид Монкутье и Тур Хусховд. На оставшемся отрезке Хусховд обошёл сначала Монкутье, потом Руа и впервые в карьере выиграл горный этап. Монкутье контратаковал и финишировал вторым, Руа третий. Гусев делал попытки оторваться от основной группы, шёл на 4-й позиции, но в итоге финишировал 7-м.
Гонщики преодолели 168,5 км с несколькими подъёмами различных категорий (включая Коль д’Анье) и финиш в знаменитую гору Плато-де-Бейль — подъём длиной 15,8 км со средним градиентом 7,9 %. На нём в одиночный отрыв уехал Санди Казар, и за ним группа преследователей, где были основные фавориты как и этапа, так и всего Тура, включая Ивана Бассо, Альберто Контадора, братьев Шлек и Кэдела Эванса,Дамьяно Кунего и обладатель жёлтой майки Томас Вёклер, за 6 км до финишной черты преследователи обошли Казара. В отрыв уехал бельгиецЙелль Ванэндерт из Omega Pharma-Lotto, затем из группы преследователей атаковал Самуэль Санчес — победитель первого пиренейского этапа 14 июля. Ванэндерт стал победителем этапа, Санчес вторым, Анди Шлек выиграл борьбу за третье место. Томас Вёклер неожиданно сохраняет жёлтую майку[27].
15-й этап
В отрыв снова делегировала своего гонщика «Катюша», на этот раз им был чемпион России в индивидуальной гонке Михаил Игнатьев. Пелотон контролировал ситуацию, не отпускал отрыв далеко. За 22 км до финиша атаковал Игнатьев, на атаку смог среагировать только голландецНики Терпстра из Quick Step, который получил приз самому агрессивному гонщику. Когда за 5 км до финиша пелотон настиг основную группу Терпстра, который проводил менее активные смены попытался уехать, в то время, как основная группа прошла Игнатьева. Делали попытки атаковать Филипп Жильбер и Антони Ру, но победителя этапа определил финишный спринт, в котором в 4-й раз на этом Туре оказался сильнее Марк Кавендиш, тем самым укрепив свои позиции в очковом зачете. Вторым стал Тайлер Фаррар, контратаковавший на последних метрах, третьим спринтер Lampre-ISDАлессандро Петакки[28].
16-й этап
На первой половине дистанции было множество попыток отрыва, но только в середине этапа одна из них увенчалась успехом, в отрыв отобрались Андрей Гривко и Михаил Игнатьев. Беглецы быстро набрали преимущество в 6 минут. Игнатьев сделал попытку разорвать группу. Затем впереди оказался канадец Райдер Хешедаль (Garmin-Cervélo). В единственной горе 2-й категории активизировались генеральщики в пелотоне, атаковал Контадор. К Хешедалю переложились Тур Хусховд и Эдвалл Боссон-Хаген. Эта тройка и разыграла победу, которая досталась Хусховду. Михаил Игнатьев стал пятым[29] и получил приз самому агрессивному гонщику[30].