Den 22-årige Trek-rytter kom under hårdt pres fra det spanske stortalent Juan Ayuso, som vandt enkeltstarten, men ikke kunne hente de 18 sekunder på Skjelmose, som han behøvede.
I mål var Skjelmose blot ni sekunder efter Ayuso og sluttede som nummer tre. Remco Evenepoel blev toer på etapen og nummer tre i klassementet.
Ved første mellemtid på den 25,7 kilometer lange tidskørsel stod det allerede klart, at Skjelmose skulle træde lungerne helt ud, hvis han ville ende øverst på podiet i løbet.
Remco Evenepoel havde taget 24 sekunder på den førende dansker, mens Ayuso allerede havde hentet 19 sekunder.
Det betød, at Ayuso på det tidspunkt var et sekund foran Skjelmose i kampen om den samlede sejr, mens Evenepoel pustede dem begge i nakken godt 20 sekunder efter samlet.
Belgieren kunne dog ikke holde farten til mål, hvor Skjelmose derimod havde doseret kræfterne perfekt.
Han hentede sekunder på begge konkurrenterne frem mod anden mellemtid, hvor han atter var virtuelt tilbage i føringen. Og den gav han ikke slip på ind til målet.
Kasper Asgreen blev næstbedste dansker på etapen med en sjetteplads.
Skjelmose vandt sin første sejr på World Touren tidligere på ugen, da han tirsdag vandt løbets 3. etape efter fremragende kørsel på målstigningen. Samtidig kørte han sig i løbets førertrøje.
Den afgav han, ikke ufrivilligt, dagen efter, men kun for at snuppe den tilbage med andenpladsen på den tragiske 5. etape, hvor Gino Mäder styrtede og efterfølgende døde af sine kvæstelser.
6. etape blev aflyst, og lørdagens 7. etape gav ingen forskydning i toppen af klassementet.
Dermed skulle det hele afgøres på søndagens enkeltstart, hvor Skjelmose havde lagt en perfekt plan for sin præstation.
Den unge dansker vandt sidste år Tour de Luxembourg uden dog at vinde en etape undervejs. I april i år sluttede han toer i klassikeren La Flèche Wallonne kun slået af vidunderet Tadej Pogacar.
/ritzau/
Andre læser også