Sagan, 22 ans, a devancé le Suisse Fabian Cancellara qui a conservé le maillot jaune de leader, et le Norvégien Edvald Boasson Hagen.
Cancellara avait remporté la veille le prologue de la "Grande Boucle", un contre-la-montre de 6,4 kilomètres couru à Liège, huit ans après son premier succès.
Le premier sprint massif est attendu lundi à Tournai en conclusion de la 2e étape longue de 207,5 kilomètres à partir de Visé, pour la troisième et dernière journée de la course en Belgique.