Cette sixième de la 110e édition du Tour de France est la seconde et dernière étape du diptyque pyrénéen, se terminant par la première arrivée au sommet du Tour 2023. Au départ de la place Marcadieu de Tarbes, le parcours est essentiellement vallonné jusqu'au sprint intermédiaire de Sarrancolin (km 49,2), seule la côte de Capvern-les-Bains (3e catégorie, km 30, 5,6 km à 4,8 %) accentue ce premier tiers de l'étape. S'ensuit un enchainement de haute montagne célèbre sur le Tour de France : le col d'Aspin (1re catégorie, km 68, 12 km à 6,5 %) et le col du Tourmalet (hors catégorie, km 98, 17,1 km à 7,3 %, souvenir Jacques Goddet). Après une longue descente sur Luz-Saint-Sauveur et la vallée du gave de Pau, le parcours se conclut par la montée finale vers Cauterets-Cambasque (1re catégorie, 16 km à 5,4 %)[1].
Au sommet de la côte de Capvern-les-Bains (3e catégorie, km 30, 5,6 km à 4,8 %), Neilson Powless passe en tête de l'échappée, qui compte trois minutes et seize secondes d'avance sur le peloton. Au sprint intermédiaire de Sarrancolin (km 49,2), Bryan Coquard devance le groupe d'échappés ; le peloton compte un retard de trois minutes et treize secondes. Au col d'Aspin (1re catégorie, km 68, 12 km à 6,5 %), Neilson Powless précède Gorka Izagirre, les fuyards comptent une avance de trois minutes et vingt secondes sur le groupe maillot jaune, emmené par l'équipe Jumbo-Visma. À Sainte-Marie-de-Campan, au pied du col du Tourmalet (hors catégorie, km 98, 17,1 km à 7,3 %, souvenir Jacques Goddet), le peloton compte un débours de quatre minutes et quarante secondes sur le groupe de tête.
Au pied de la montée finale vers Cauterets-Cambasque (1re catégorie, 16 km à 5,4 %), à Pierrefitte-Nestalas, le groupe de tête comprend huit coureurs : Ruben Guerreiro, Tobias Halland Johannessen, Michał Kwiatkowski, Tadej Pogačar, Neilson Powless, James Shaw, Wout van Aert et Jonas Vingegaard. Derrière, le groupe maillot jaune comprend un retard de deux minutes et cinquante-et-une secondes. Dans l'ascension, van Aert imprime de nouveau un rythme élevé, qui dégraisse le groupe de tête. Il coupe brutalement son effort à 4 600 mètres du sommet, laissant en tête Vingegaard, Pogačar, Tobias Halland Johannessen et Kwiatkowski ; le Norvégien résiste encore trois cents mètres, tandis que le Polonais finit par lâcher prise à 3 800 mètres de l'arrivée. À 2,8 kilomètres du but, Pogačar place une attaque tranchante à laquelle Vingegaard ne peut répondre. Si l'écart n'excède pas les dix secondes sur le premier kilomètre qui suit l'attaque, il s'agrandit sur le dernier kilomètre, plus roulant, où excelle Tadej Pogačar. Le double vainqueur du Tour de France (2020 et 2021) s'impose en solitaire à Cauterets-Cambasque, avec vingt-quatre secondes d'avance sur son principal rival Jonas Vingegaard et plus de deux minutes sur les principaux candidats à la troisième marche du podium.