Der 31-Jährige hatte bereits das erste Teilstück für sich entschieden und fuhr am Donnerstag seinen insgesamt bereits fünften Saisonerfolg ein.
Mit dem erneuten Sieg eroberte Greipel das rote Trikot des Gesamtführenden vom Australier Leigh Howard zurück. In der Schlussphase des Tagesabschnitts hatte sein Team noch auf eine Attacke des britischen Tour-de-France-Siegers Christopher Froome reagieren müssen, den 28-Jährigen allerdings rechtzeitig gestellt.
Die vierte Etappe führt am Freitag von Wadi Al Abiyad zum Ministry of Housing in Maskat (173,0 km). Die Fernfahrt auf der Arabischen Halbinsel endet am 23. Februar ebenfalls in der omanischen Hauptstadt.