De 26-jarige Dumoulin legde de tijdrit over 29,3 kilometer van Monza naar Milaan af in 33 minuten en 23 seconden en greep daarmee net naast de laatste ritzege in de honderdste Giro, al zal hem dat weinig kunnen schelen.
De dagzege ging overigens wel naar een Nederlander. Jos van Emden van Lotto-Jumbo verraste met zijn eerste dagzege in een grote ronde.
Dumoulin was vijftien seconden langzamer dan Van Emden, maar wel veel sneller dan de andere klassementsrenners waardoor hij op de laatste dag van de vierde naar de eerste plaats steeg en het roze om de schouders kreeg.
Quintana
Nairo Quintana, die de dag begon in het roze, werd tweede in het klassement en tweevoudig winnaar Vincenzo Nibali completeert het podium in Milaan.
Bauke Mollema kan ook terugkijken op een goede Giro. De Nederlandse kopman van Trek-Segafredo eindigde als zevende, op 3.41 van Dumoulin.
De Colombiaan Fernando Gaviria won het puntenklassement en de bergtrui ging naar de Spanjaard Mikel Landa. De Luxemburger Bob Jungels kreeg de jongerentrui om de schouders.
Zoetemelk
Met zijn eindzege in de Giro schaart Dumoulin zich in het rijtje met Jan Janssen en Joop Zoetemelk, die allebei twee grote rondes wisten te winnen.
De inmiddels 77-jarige Janssen won in 1968 als eerste Nederlander ooit de Tour de France, nadat hij een jaar eerder de sterkste was in de Vuelta a España. De nu 70-jarige Zoetemelk pakte in 1979 de eindzege in de Vuelta en won een jaar later de Tour.
Dumoulin is bovendien de eerste Nederlander op het podium bij een grote ronde sinds de derde plaats van Erik Breukink bij de Tour van 1990.
Vorig jaar debuteerde Dumoulin in de Giro, maar toen reed hij hem ondanks een zege in een tijdrit niet uit. Zijn beste prestatie in een grote ronde was de zesde plaats in de Vuelta van 2015, waar hij in de voorlaatste etappe de leiderstrui kwijtraakte.
Twee ritzeges
In zijn tweede Giro veroverde Dumoulin anderhalve week geleden al de roze trui door de eerste tijdrit te winnen. Hij zette alle concurrenten op grote achterstand en werd meteen de topfavoriet voor de eindzege, al kwamen er nog tal van bergritten. De grootste verrassing volgde vier dagen later in de veertiende etappe, toen Dumoulin een rit met een finish bergop in Oropa won.
De Nederlander leek onaantastbaar, maar liep in de zestiende etappe door een sanitaire noodstop flink wat tijdverlies op. De roze trui was nog in zijn bezit, maar de concurrenten Nibali en Quintana roken bloed.
Vrijdag ging het weer mis; eerst werd Dumoulin in het nauw gedreven nadat hij had zitten slapen achterin het peloton en de concurrenten er vandoor waren gegaan voorin. De krachten die het gekost had om het gat te dichten, braken hem op in de slotklim waar Quintana hem uit het roze reed.
Het verschil bleef klein. Zaterdag verloor Dumoulin nogmaals 15 seconden op Quintana en werd de marge 53 seconden, terwijl ook Nibali en Thibaut Pinot zich tussen hem en Quintana nestelden.
Historie
Ondanks de achterstand begon Dumoulin zondag in de afsluitende tijdrit als favoriet voor de eindzege en hij kon de druk aan. De Limburger reed een fantastsiche tijdrit, waarin hij alleen Van Emden voor zich moest dulden.
Quintana was 1 minuut en 24 seconden langzamer dan Dumoulin, die daarmee het roze overnam van de 27-jarige Colombiaan en Nederlandse wielerhistorie schreef.