Der 22-Jährige setzte sich auf dem 18. Tagesabschnitt nach 192 Kilometern von Trujillo hinauf zur Bergankunft in Alto de Piornal mit zwei Sekunden Vorsprung auf den Spanier Enric Mas durch.
Im Kampf um das Rote Trikot des Gesamtführenden liegt Evenepoel nun 2:07 Minuten vor Mas. Dritter ist der Spanier Juan Ayuso mit bereits 5:14 Minuten Rückstand.
Erster Grand-Tour-Erfolg in Griffweite
Noch drei Etappen stehen zwischen Evenepoel und seinem ersten Gesamtsieg bei einer Grand Tour. Angesichts der Souveränität, mit der sich Evenepoel nach dem Ausfall von Titelverteidiger Primoz Roglic gegen alle Angriffe wehrt, scheint erstmals seit 1977 (Freddy Maertens) wieder ein Belgier die Vuelta zu gewinnen.
Auch am Donnerstag auf der sehr offensiv gefahrenen 18. Etappe zeigte Evenepoel seine Stärke, als er auf dem Schlussanstieg zusammen mit Mas noch den niederländischen Routinier Robert Gesink abfing.
Am Freitag müssen die Fahrer einen 138 Kilometer langen, mittelschweren Abschnitt rund um Talavera de la Reina bewältigen. Die Vuelta geht am Sonntag in Madrid zu Ende.