Der 29-Jährige setzte sich auf dem Teilstück über 203 km von Cascina nach Arezzo vor Peter Sagan (Slowakei/Tinkoff-Saxo) und Zdenek Stybar (Tschechien/Etixx-Quick Step) durch.
Beste Deutsche Starter am Freitag waren Simon Geschke (Berlin/Giant) und Paul Martens (Rostock/LottoNL-Jumbo), die auf den Plätzen sechs und sieben überzeugten.
Das Blaue Trikot des Gesamtführenden bei der 50. Auflage der Rundfahrt hält van Avermaet nun mit zwei Sekunden Vorsprung auf Sagan.
Malori nur noch auf Rang drei
Der bislang führende Prologsieger Adriano Malori (Italien/Movistar) fiel mit acht Sekunden Rückstand auf Rang drei zurück. Am Samstag führt die vierte Etappe das Feld über 218 Kilometer von Indicatore nach Castelraimondo.
Die Fernfahrt endet am Dienstag mit einem Einzelzeitfahren über 10,5 km in San Benedetto del Tronto. Top-Sprinter Marcel Kittel (Arnstadt/Giant-Alpecin) hatte seine Teilnahme wegen einer Virusinfektion kurzfristig abgesagt.
