Il francese Magnier ha tagliato il traguardo a Pieve di Soligo davanti alla coppia italiana Edoardo Zambanini e Jonathan Milan, riconquistando la maglia a punti da Jhonatan Narvaez.
Per Magnier, che corre per la Soudal–Quick-Step, si tratta della terza vittoria di tappa in questo Giro, la prima da quando la corsa ha lasciato la Bulgaria dopo la terza tappa.
Eppure non aveva programmato di essere protagonista nella volata finale, visto che la tappa presentava un finale mosso e impegnativo.
Prima della partenza, aveva dichiarato di aspettarsi di arrivare nelle retrovie.
"Non mi aspettavo davvero di vincere oggi, e per questo la vittoria è ancora più dolce," ha detto il 22enne.
"Questa mattina non avevo fiducia in me stesso. Ho persino mollato sulla prima salita.
Mi aspettavo di passare una lunga giornata nel gruppetto, ma i miei compagni mi hanno aiutato e Jasper (Stuyven) ha fatto un lavoro straordinario nel lanciarmi per la volata."
Vingegaard ha proseguito la sua corsa verso il primo titolo al Giro in una tappa ondulata che si è conclusa con una volata dopo una serie di attacchi negli ultimi chilometri collinari.
Il danese resta con un vantaggio di quattro minuti e tre secondi sul più diretto inseguitore, Felix Gall.
Venerdì, Vingegaard potrà compiere un passo decisivo verso la vittoria nella tappa più dura di questa edizione, la prima delle due tappe di montagna impegnative prima della passerella finale di domenica a Roma.
Il gruppo raggiungerà la cima più alta della corsa al Passo Giau, prima dell'arrivo in salita ad Alleghe, dopo 151 km nelle Dolomiti che prevedono sei salite classificate.