Yates a précédé de deux secondes le Néerlandais Tom Dumoulin, son dauphin au classement général.
Le Britannique a attaqué dans le final en montée, avant le dernier kilomètre, pour s'adjuger son deuxième succès depuis le départ après sa victoire dimanche au Gran Sasso d'Italia.
Le Britannique Chris Froome, quadruple vainqueur du Tour de France, a de nouveau concédé du terrain dans le final très raide. Il a franchi la ligne une quarantaine de secondes après le vainqueur.
Derrière Yates et Dumoulin, qui s'annonce être le grand adversaire du Britannique pour la victoire finale, l'Italien Davide Formolo a pris la troisième place, à 5 secondes.
Le Français Thibaut Pinot, à la peine sur les pourcentages les plus forts, a terminé au sein du premier groupe de poursuivants, à 8 secondes, au niveau de l'Italien Domenico Pozzovivo.
Dans cette étape qui passait par la ville de l'Italien Michele Scarponi, décédé l'an passé d'un accident de la circulation, les trois échappés (De Marchi, Sanchez, Masnada) ont été rejoints à 5 kilomètres de l'arrivée, avant le premier des deux murs à franchir pour rejoindre l'arrivée.
Yates, 25 ans, dispute son premier Giro. Il porte le maillot de leader depuis jeudi dernier, à l'arrivée à l'Etna.
Au classement général, le Britannique a porté son avance sur Dumoulin à 47 secondes, 6 secondes de plus que la veille (en tenant compte des bonifications). Pinot est désormais pointé à 1 min 04 sec.
Jeudi, la 12e étape, longue de 214 kilomètres entre Osimo et Imola, arrive sur l'autodrome qui a longtemps accueilli le GP de Saint-Marin de Formule 1.
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