De renner van Acqua & Sapone kwam solo bovenop de Kitzbüheler Horn, nadat hij de Oostenrijker Thomas Rohregger tijdens de slotklim uit het wiel had gereden.
De lokale favoriet werd later ook nog ingehaald door de Zwitser Steve Morabitto, die als tweede bij de finish kwam. Rohregger werd derde.
Di Luca nam de leiding in het klassement en heeft nu elf tellen voorsprong op Morabitto.
Dinsdag staat de derde etappe, van Kitzbühel naar Lienz over 141,8 kilometer, op het programma.
© ANP