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Cette étape de moyenne montagne est tracée intégralement dans le département et le massif du Jura. Elle est orientée principalement au sud, puis au nord-est dans les 50 derniers kilomètres.
Après 30 kilomètres relativement plats, la route s'élève à partir d'Arbois, bien qu'aucune des premières difficultés ne soient répertoriées pour le Grand Prix de la montagne. Le sprint intermédiaire est situé à Montrond, au point kilométrique 45,5.
Le col de la Joux (1 026 m) et la côte de Viry (748 m), classés respectivement en 3e et 2e catégorie, viennent ponctuer l'étape avant la traversée de Saint-Claude, au pied de la montée finale de la combe de Laisia Les Molunes (1ère catégorie).
Au sommet, 12 kilomètres de faux plats montants et descendants restent à parcourir pour les coureurs, avant de rallier l'arrivée, jugée au pied du massif de la Serra, sur la commune de Lamoura dans la station des Rousses.
Le départ de Dole est rapide et aucune échappée ne parvient à se détacher. Finalement, plus de quarante coureurs s'échappent, alors qu'Arnaud Démare est lâché. Lilian Calmejane accélère après Saint-Claude, dans la montée de Laisia-Les Molunes. Il lâche Nicolas Roche, résiste au retour de Robert Gesink, passe le col en tête et réussit la descente malgré une crampe à 5 kilomètres de l'arrivée. Il franchit la ligne 37 secondes avant Gesink.
Franck Ferrand, qui commentait pour la première année sur France Télévisions l'histoire et la géographie des régions traversées par le Tour de France, a profité de cette huitième étape pour présenter sa thèse d'une localisation jurassienne du site d'Alésia. Au cours de l'étape précédente, il n'avait pas mentionné le site d'Alise-Sainte-Reine[2].