La doyenne est longue de 255,5 kilomètres répartis dans les Ardennes belges[2]. La course démarre sur la place Saint-Lambert à Liège et le départ réel est donné à Embourg. Les coureurs rejoignent Bastogne avant de revenir vers Liège et d'arriver à Ans.
Côtes
Le parcours est composé de dix côtes répertoriées[2] :
Dans la Côte de La Redoute, Gasparotto prend la tête du groupe de tête, Pineau suivant sans problème. Van Avermaet, Siutsou, ten Dam, Garate, Kadri et Vorganov s'accrochent également, mais le reste du groupe est lâché. Dans le peloton, le travail des Leopard-Trek, par l'intermédiaire de Maxime Monfort et Jakob Fuglsang, porte ses fruits, puisque l'écart n'est plus de 45 secondes au sommet. Nicki Sørensen (Saxo Bank-SunGard) attaque dans l'ascension, en vain. Les Astana et les Rabobank relaient alors les Leopard-Trek, avant que l'équipe luxembourgeoise ne reprenne les commandes du peloton peu avant la Côte de la Roche-aux-faucons.
Dès le début de cette difficulté, Andy Schleck (Leopard-Trek) attaque, suivi par son coéquipier et frère Fränk, ainsi que Philippe Gilbert (Omega Pharma-Lotto). Le trio reprend tout le monde, et seuls Gasparotto, Pineau et Van Avermaet peuvent s'accrocher. Pendant ce temps, Alexandre Vinokourov (Astana) est victime d'un incident mécanique. Pineau et Gasparotto sont lâchés dans la petite bosse dans la foulée de la célèbre côte. Alexandr Kolobnev (Katusha), deuxième l'année précédente, et Igor Antón (Euskaltel-Euskadi), 5e de la Flèche wallonne 2011, tentent de rejoindre le quatuor, en vain. Les Astana ont beau mener le groupe d'une vingtaine de poursuivants, l'écart augmente au fur et à mesure que l'on s'approche de la côte de Saint-Nicolas. Dans l'ascension, Andy Schleck durcit l'allure, avant que Fränk relance, faisant ainsi craquer Van Avermaet. Gilbert accélère à quelques longueurs du sommet, distançant Andy Schleck, qui revient dans la descente.
Puis, tandis que le trio file se disputer la victoire, Van Avermaet est repris par Vincenzo Nibali (Liquigas-Cannondale), Roman Kreuziger (Astana), Chris Anker Sørensen (Saxo Bank-SunGard) et Rigoberto Urán (Sky). Philippe Gilbert lance le sprint à 200 mètres de la ligne et s'impose sur « la course de [ses] rêves », réalisant ainsi le deuxième triplé ardennais, après Davide Rebellin en 2004. Le vainqueur du jour veut néanmoins « tirer [son] chapeau » aux frères Schleck, qui « sont des coureurs qui prennent leurs responsabilités »[4]. Ces derniers estiment de leur côté que Gilbert « était le meilleur aujourd’hui »[5].