Simon Yates nam de rode leiderstrui over van de Fransman Rudy Molard, die al snel moest lossen op de laatste klim van de dag.

De Brit, die als negende eindigde op 2 minuten en 49 seconden van King, heeft in het klassement een voorsprong van één seconde op de nummer twee Alejandro Valverde. Diens ploegmaat Nairo Quintana is de nummer drie op veertien tellen.

Mollema kwam op de slotklim tot op twintig seconden van King, maar op de streep moest hij 48 tellen toegeven op de Amerikaan. De Belg Dylan Teuns, die net als de nummer één en twee behoorde tot een kopgroep van elf die bijna de hele etappe vooruitreed, eindigde als derde.

De 31-jarige Mollema eindigde afgelopen woensdag in de vijfde etappe ook als tweede, toen achter de Australiër Simon Clarke. De twee jaar jongere King schreef afgelopen dinsdag ook de eerste bergrit van deze Vuelta al op zijn naam.

Wilco Kelderman reed in de laatste kilometer samen met Miguel Ángel López en Quintana nog een paar seconden weg bij zijn concurrenten voor het klassement. De kopman van Team Sunweb werd zesde op 2.40 en klom in de algemene rangschikking van de zeventiende naar de veertiende plaats, op 1.50 van Yates.

Steven Kruijswijk kwam op 3.05 als dertiende over de streep en blijft de beste Nederlander in het klassement op plek negen. De Brabander heeft een achterstand van 43 seconden op het rood.

Het Vuelta-peloton krijgt maandag een rustdag. De ronde gaat dinsdag verder met een vlakke rit van 177 kilometer van Salamanca naar Bermillo de Sayago.

Elf vluchters bepaalden het beeld in de tweede bergrit van deze Vuelta. De Nederlanders Mollema en Tom Leezer kregen de Belgen Thomas De Gendt, Kenneth Vanbilsen en Teuns, de Spanjaarden Luis Ángel Maté, Lluis Mas Bonet, Jesus Ezquerra en Aritz Bagües, de Amerikaan King en de Zwitser Reto Hollenstein met zich mee.

De 29-jarige King, die afgelopen dinsdag de eerste bergrit van deze Vuelta op zijn naam schreef, was op 6 minuten en 34 seconden van rodetruidrager Molard de best geklasseerde renner uit de kopgroep en hij reed met honderd kilometer te gaan ook virtueel in de leiderstrui. Vervolgens groeide de voorsprong zelfs naar negen minuten.

Met nog dertig kilometer te gaan, en zo'n tien kilometer voor de voet van de slotklim van buitencategorie (9,8 kilometer à 7,1 procent) besloot De Gendt om vooraan te demarreren. De versnelling van de Belg zorgde voor een eerste schifting, maar hij kwam niet echt weg.

In de nauwe straatjes van Candelario, op vijftien kilometer van de meet, wist King wel een gaatje te slaan met zijn medevluchters. De Amerikaan had al snel meer dan een minuut voorsprong op Mollema en co.

Op acht kilometer van de top ging de Groninger in de achtervolging op King. Mollema, die in 2011 na een tweede plek in de daguitslag de leiderstrui veroverde in een Vuelta-rit naar La Covatilla, moest 1 minuut en 20 seconden goedmaken op de eenzame koploper en haalde al snel een hap van zijn achterstand af.

Op een kilometer van de streep was het verschil tussen Mollema en King nog maar twintig seconden, maar vervolgens viel de Nederlander stil. King kon daardoor zijn tweede ritzege van deze Vuelta vieren.

Enkele minuten achter de koplopers moest leider Molard met nog ruim zes kilometer te gaan lossen uit de groep met favorieten. De andere toppers van het klassement bleven lang bij elkaar rijden, al zorgde een versnelling van Kelderman in de laatste kilometer nog wel voor wat kleine verschillen.