Vendrame, de 30 años, dominó un esprint con varios favoritos, por delante de Tom Pidcock y de Romain Grégoire.
"Ha sido una jornada larga y complicada por momentos; hacía frío, hubo caídas... Estoy muy contento con esta victoria", declaró el italiano tras la sexta victoria de su carrera.
El italiano Filippo Ganna (Ineos), vencedor de la primera, conservó su maillot de líder azul con 22 segundos de ventaja sobre el español Juan Ayuso (UAE).
En un final muy movido y marcado por el ascenso del Valicco di Colfiorito, Ganna buscó arañar la victoria, pero el especialista de la contrarreloj fue atrapado a falta de un kilómetro de la línea de meta.
Un poco antes, en la pendiente, el neerlandés Mathieu van der Poel (Alpecin) había intentado escaparse en varias ocasiones, sin conseguir despegarse de sus rivales.
El italiano Jonthan Milan (Lidl-Trek), impresionante vencedor la víspera de la segunda etapa al esprint, sufrió una caída sin gravedad a 20 km de la llegada, y cayó en la clasificación general, donde ocupaba la segunda posición al inicio.
Vencedor de la edición 2024 de la 'Carrera de los dos mares', el danés Jonas Vingegaard no está presente este año sobre las carreteras italianas, ya que está participando en la París-Niza.
Clasificación de la 3ª etapa
1. Andrea Vendrame (ITA/Lidl-Trek) los 239 km en 6:28:25
2. Tom Pidcock (GBR/Q.365) m.t.
3. Romain Grégoire (FRA/Groupama-FDJ) m.t.
4. Rick Pluimers (NED) m.t.
5. Roger Adria (ES) m.t.
6. Simone Velasco (ITA) m.t.
7. Filippo Fiorelli (ITA) m.t.
8. Álex Aranburu (ESP) m.t.
9. Samuele Battistella (ITA) m.t.
10. Filippo Ganna (ITA) m.t.
Clasificación general (tras la tercera de siete etapas)
1. Filippo Ganna (ITA/Ineos) 11:25:55
2. Juan Ayuso (ESP/UAE) a 0:22.
3. Antonio Tiberi (ITA) a 0:29.
4. Derek Gee (CAN) a 0:34.
5. Mattia Cattaneo (ITA) a 0:36.
6. Kevin Vauquelin (FRA) a 0:41.
7. Edward Dunbar (IRL) a 0:44.
8. Laurens de Plus (BEL) a 0:45.
9. Ben Healy (IRL) a 0:48.
10. Romain Grégoire (FRA) a 0:48.