Le Slovène s'est envolé vers un deuxième succès en deux jours dans l'ascension finale vers cette station de ski des Pyrénées (18km à 6.8%) avec 48 secondes d'avance sur l'Espagnol Mikel Landa, pour accroître son avance au classement général.
Dans une nouvelle démonstration de force, le double vainqueur du Tour de France a attendu que le Basque sorte du peloton à 7.3 kilomètres de l'arrivée pour mieux le contrer et filer seul vers le sommet de ce deuxième col hors-catégorie de la journée.
"C'est Mikel qui a attaqué en premier. Je l'ai dépassé, j'ai vu qu'il avait déjà creusé l'écart et je me suis dit que c'était peut-être trop tôt, mais j'ai trouvé un bon rythme et jusqu'aux deux derniers kilomètres, je pouvais encore bien pousser", a déclaré Tadej Pogacar sur Eurosport.
"Les deux derniers kilomètres ont été un peu difficiles, mais j'ai quand même réussi à bien finir", a-t-il ajouté.
L'Italien Antonio Tiberi a pris la troisième place devant le Néerlandais Wout Poels, le vainqueur de la Vuelta Sepp Kuss et le Russe Alesksandr Vlasov, qui reste sur le podium du général.
Neuvième de l'étape, l'espoir français de la Groupama-FDJ Lenny Martinez grimpe à la quatrième place et conserve le maillot de meilleur jeune.
Pogacar compte désormais plus de deux minutes d'avance sur ses concurrents, Landa pointant à 2 minutes et 27 secondes et Vlasov à 2 min 55.
Il devrait, sauf en cas de nouveau numéro de soliste, laisser filer l'étape de jeudi promise aux sprinteurs, avant peut-être de sceller sa victoire en altitude samedi à la veille de l'arrivée à Barcelone.
Affamé, le "cannibale" slovène a choisi le Tour de Catalogne pour préparer le Tour d'Italie (4-26 mai), son principal objectif de ce début d'année. Il ambitionne de devenir le premier coureur depuis Marco Pantani en 1998 à remporter la même année le Giro et le Tour de France (29 juin-21 juillet).
