– Det vore trevligt att ha vunnit etappen men det är trevligt att vara tillbaka i rosa och jag drygade ut bakåt, säger Thomas i förd ansiktsmask efter de tuffare coronaregler som infördes under tävlingen.
Portugisen Joao Almeida stötte hårt med åtta km kvar i den avslutande 21 km långa stigningen på blöta vägar i regnet. Med fyra kilometer kvar anslöt Thomas och Almeida vann spurten och tog sin första etappseger i en Grand Tour.
– Jag är superglad och det är en dröm som blir sann. Jag har varit så nära i flera år och nu fick jag äntligen segern i den här superhårda etappen. Jag tog en risk för att lyckas, säger Almeida i Eurosports sändning.
Almeida har burit den rosa ledartröjan 15 gånger utan att ha vunnit en etapp.
Thomas är nu 18 sekunder före Almeida som steg från fjärde till andra plats. Primoz Roglic tappade från andra till tredje plats och är nu 29 sekunder efter i sammandraget. Bland de tre finns troligen slutsegraren i Rom på söndag.
Roglic blek när det drog ihop sig
Det hade spekulerats i att tvåan Primoz Roglic, som var två sekunder efter Thomas, skulle vara den aktive på dagens etapp men slovenen var blek och fick minimera tidstappet.
Som väntat fick totalledaren Bruno Armirial lämna ifrån sig ledartröjan efter två dagar. Han släppte med milen kvar och var drygt fyra minuter efter täten vid målgången.
– Han kommer inte att vinna Giro d'Italia men kommer han topp 10 vore det en jätteframgång, säger Eurosports expert Anders Adamson.