Louis Vervaeke (Soudal Quick-Step) et le Norvégien Johannes Kulset (Uno-X) ont animé l'étape reine de ce Tour du Luxembourg. Ils ont été repris à 56 km de l'arrivée.

Les attaques se sont multipliées dans un final vallonné, avec une triple ascension de la montée de Haemerich (1,1 km à 7,4%) et un double passage par la montée de Seitert (0,8 km à 9,9%). Vansevenant est sorti du peloton à 24 km de l'arrivée, en compagnie de l'Italien Davide Formolo (Movistar).

Derrière eux, le Suisse Marc Hirschi (UAE Team Emirates) et Van der Poel ont attaqué à 7 km de l'arrivée sur la montée de Seitert. Vansevenant a lâché Formolo à 4 km de l'arrivée, sur la dernière ascension de Haemerich, où Hirschi a un temps mis en difficulté les autres favoris comme Van der Poel.

Vansevenant a creusé l'écart sur Formolo et conservé une avance confortable sur le groupe Van der Poel. Il a tenu jusqu'à la ligne pour signer, à 25 ans, le troisième succès de sa carrière professionnelle, la première de la saison.

Formolo a pris la deuxième place à 18 secondes. Van der Poel a réglé le sprint pour la troisième place à 41 secondes, devant Hirschi et le Français David Gaudu (Groupama-FDJ).

Au général, Vansevenant compte 23 secondes d'avance sur Formolo et 34 sur Van der Poel.

Samedi, un contre-la-montre de 15,5 km est au programme à Differdange. Le 84e Tour du Luxembourg s'achèvera dimanche. Marc Hirschi est le tenant du titre.