Etappe 16 var en kort etappe som ble vunnet av Valverde, som spurtet Kruijswijk på streken. Kruijswijk utvidet ledelsen i den generelle klassifiseringen til tre minutter da Chaves tapte 42 sekunder mens Nibali sprakk på den siste stigningen. Han tapte nesten to minutter for å falle til fjerde sammenlagt, nesten fem minutter bak. Etappe 19 var den første som gikk inn i de høye fjellene, med Cima Coppi, Colle Dell'Agnello, og en påfølgende nedstigning og klatring til en topptur ved Risoul i Frankrike. På nedstigningen av Colle Dell'Agnello krasjet Kruijswijk mens han prøvde å følge Nibali. Dagen viste seg å være en forløsning for Nibali da han vant etappen etter å ha droppet Chaves på stigningen til Risoul. I tårer etter målgang dedikerte Shark seieren til Rosario Costa, en ung syklist fra Nibalis juniorsykkellag, som hadde blitt drept to uker før. I mellomtiden krysset Kruijswijk streken nesten fem minutter ned på Nibali og mer enn fire minutter bak Chaves. Chaves tok maglia rosa med en fordel på 44 sekunder over Nibali da Kruijswijk, som senere skulle bli diagnostisert med et ribbeinsbrudd, falt til tredjeplass totalt på et minutt og fem sekunder bak. Etappe 20 var den siste avgjørende etappen med tanke på den generelle klassifiseringen, med tre førstekategoristigninger og den bratte tredjekategoristigningen til mål ved Sant'Anna di Vinadio. Nibali angrep på den nest siste stigningen, distanserte Chaves og de andre GC-utfordrerne, og tok igjen underskuddet til Chaves for å kreve sin andre Giro d'Italia foran siste etappe i Torino .