El ciclista colombiano logró el triunfo en la novena jornada y quedó cuarto en la general a 55 segundos del líder, Chris Froome.
Urán se impuso en un esprint que necesitó foto-finish a otros cinco ciclistas, entre los que estaba el líder británico Chris Froome, que conserva el maillot amarillo.
La jornada tuvo una trágica caída del australiano Richie Porte en el descenso del último puerto, por lo que tuvo que ser evacuado en ambulancia.
Urán ascendió a la cuarta posición en la general, a 55 segundos de Froome, precedido por el italiano Fabio Aru, segundo a 18 segundos del líder, y el francés Romain Bardet, tercero a 51.
El ciclista colombiano de 30 años logró la primera victoria para su país en el presente Tour, en esta etapa de 181,5 km, en la que su compatrota Nairo Quintana perdió contacto con los favoritos en el último puerto de montaña, el Mont du Chat.
Quintana, que era la mayor baza colombiana en este Tour, se quedó poco antes del último kilómetro de la ascensión final, a unos 27 km de la meta, y entró en la meta en décima posición, a 1 minuto y 15 segundos de Urán.
Foto finish dio la victoria a Urán en un apretado final con el francés Warren Barguil.
Froome entró en tercera posición en ese sexteto de cabeza, delante de Bardet, Aru y el danés Jakob Fuglsang.
Quintana llegó en un segundo grupo de cinco ciclistas.
El español Alberto Contador, que tuvo dos caídas, se quedó descolgado al inicio del último puerto, entrando en vigésima posición a 4 minutos y 19 segundos.
En la general, Quintana es ahora octavo a 2 minutos y 13 segundos de Froome, y Contador baja a la duodécima plaza, a 5 minutos y 15 segundos.