Le grimpeur de la Movistar a attaqué à trois kilomètres de l'arrivée et a devancé sur le fil le Britannique Oscar Onley, alors que le Slovène Primoz Roglic a terminé troisième à 12 secondes.
Huit ans après sa première victoire dans la Vuelta, l'Espagnol de 31 ans confirme qu'il est le nouveau patron après la chute et l'abandon de l'ultra-favori Tadej Pogacar lors de la 8e étape.
L'Autrichien Felix Gall, qui a fait rouler toute son équipe Decathlon CMA CGM au pied de la dernière ascension du jour, l'alto de Aitana (22 km à 5,8%), n'a pas réussi à décramponner ses adversaires et a terminé à 18 secondes du vainqueur.
Le principal perdant du jour est l'Américain de la Visma Sepp Kuss, vainqueur de la Vuelta en 2023, qui a perdu 1 minutes et 44 secondes sur Mas et Onley.
Parti seul à un peu plus de 10 kilomètres de l'arrivée, le Français Pavel Sivakov, membre de l'échappée initiale de 24 coureurs, a été le dernier des fuyards repris par les hommes forts du classement général à 4,5 kilomètres du sommet.
Lundi, les coureurs bénéficieront de leur première journée de repos, avant une étape accidentée mardi en direction d'Elche de la Sierra.
1. Enric Mas (ESP/MOV) 28 h 34:03.
2. Primož Roglic (SLO/RBH) à 1:18.
3. Felix Gall (AUT/DCT) 1:39.
4. Oscar Onley (GBR/IGD) 2:20.
5. Richard Carapaz (ECU/EFE) 3:26.
6. Mattias Skjelmose (DEN/LTK) 3:55.
7. Sepp Kuss (USA/TVL) 4:09.
8. Harold Tejada (COL/XAT) 4:39.
9. Gregor Mühlberger (AUT/DCT) 7:33.
10. Jakob Omrzel (SLO/TBV) 8:05.
11. Clément Berthet (FRA/GFC) 9:32.
12. Jarno Widar (BEL/LOI) 9:34.
13. Cristian Rodriguez (ESP/XAT) 9:42.
14. Guillaume Martin-Guyonnet (FRA/GFC) 12:58.
15. Léo Bisiaux (FRA/DCT) 13:51.
16. Matthew Riccitello (USA/DCT) 15:36.
17. Juan Felipe Rodríguez (COL/EFE) 16:54.
18. Ramses Debruyne (BEL/APC) 16:57.
19. Filippo zana (ITA/SOQ) 24:01.
20. Finlay Pickering (GBR/JAY) 24:43.