Viviani, qui n'avait encore jamais gagné sur le Tour, a remonté le Norvégien Alexander Kristoff.
L'Australien Caleb Ewan a pris la troisième place devant le Slovaque Peter Sagan, au terme des 213,5 kilomètres.
Champion olympique sur piste, dans l'omnium aux JO de Rio, Viviani (30 ans) s'était déjà imposé dans le Giro et la Vuelta. Mais il n'avait pu réussir dans le Tour lors de sa première expérience en 2014.
Il a signé le premier succès italien dans une étape du Tour depuis la victoire de Fabio Aru en 2017, à La Planche des Belles Filles.
Cette étape de transition pour relier la Champagne à la Lorraine, sous un beau soleil, a mis en valeur trois coureurs, le Français Yoann Offredo, le Belge Frederik Backaert et le Suisse Michael Schär, partis après le départ.
Le trio a été contrôlé à distance par le peloton mené par trois équipes (Lotto, Deceuninck, Jumbo) qui a laissé un écart de trois minutes et demie. Schär a été repris dans l'ultime côte, à 16 kilomètres de l'arrivée.
Lilian Calmejane a tenté sa chance avant les 10 derniers kilomètres, sans pouvoir éviter le retour du groupe aux 6 kilomètres, prélude à un sprint massif.
Pour sa première journée en jaune, Alaphilippe a passé une journée tranquille. Il s'est même offert de prendre la tête du peloton sous la flamme rouge du dernier kilomètre pour contribuer au travail de sa formation, avant que le Danois Michael Morkov et l'Argentin Maximiliano Richeze lancent Viviani.
Mercredi, la cinquième étape est typée "moyenne montagne" entre Saint-Dié-des-Vosges et Colmar. Quatre côtes, deux classées en deuxième catégorie, figurent au programme des 175,5 kilomètres.
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