Le Français Axel Domont (AG2R-La Mondiale), le Suisse Simon Pellaud (Androni Giocattoli-Sidermec), le Croate Josip Rumac (Androni Giocattoli-Sidermec), le Norvégien Carl Fredrik Hagen (Lotto Soudal) et le Serbe Veljko Stojnic (Vini Zabù-KTM) se sont échappés en début de course.

Malgré une dernière tentative de Domont et Hagen, le regroupement général se produisait à 14 km de l'arrivée.

Au sprint, Merlier se montrait le plus rapide. Il devançait l'Allemand Pascal Ackermann (Bora-Hansgrohe), vainqueur de deux étapes depuis le début de l'épreuve, et le Danois Magnus Cort Nielsen (EF Pro Cycling). Piet Allegaert (Cofidis) a pris la huitième place.

"J'ai vraiment souffert durant les étapes de montagne", a expliqué Merlier après la course. "Je me remettais encore de la chute de la première étape. Ce n'était pas une période facile. C'était ma dernière chance de quitter Tirreno-Adriatico avec une victoire. Cela m'a réussi. Demain, c'est encore une étape de montagne difficile et lundi il y a un contre-la-montre individuel. Là, d'autres coureurs sont un peu plus doués que moi."

Dans le sprint, Merlier a choisi la roue de Fernando Gaviria qu'il a rapidement dépassé et a même eu le temps de regarder derrière lui. "On m'a conseillé de partir de loin. J'ai suivi ce conseil. Les équipiers qui m'ont amené ont choisi délibérément le côté gauche de la route. Ils ont pu me placer dans une position idéale", a ajouté le champion de Belgique.

La 'Course des deux mers' avait très mal commencé pour Merlier avec une lourde chute dans les rues de Lido di Camaiore. "En pleine préparation du sprint, j'ai heurté un autre coureur, perdu mon équilibre et suis tombé. Le lendemain, j'avais des douleurs à la nuque. J'avais sprinté, finissant 5e. Et aujourd'hui, j'ai pu m'imposer avec le maillot tricolore. Cela fait toujours du bien", a conclu Tim Merlier.

A 27 ans, Merlier, également coureur de cyclocross, décroche son neuvième succès sur la route, le troisième de la saison après une étape du Tour d'Antalya et la Brussels Cycling Classic.

Le Britannique Simon Yates (Mitchelton-Scott) reste en tête du général avec 16 secondes d'avance sur le Polonais Rafal Majka (Bora-Hansgrohe) et 39 sur son compatriote Geraint Thomas (Ineos Grenadiers).

Dimanche, la 7e étape reliera Pieve Torina à Loreto (181 km) avec un parcours accidenté. La 'Course des deux mers' s'achèvera lundi par un contre-la-montre à San Benedetto del Tronto (10,1 km). Le successeur de Primoz Roglic, vainqueur l'an passé, sera alors connu.