Au classement final, Nibali (28 ans) devance le Colombien Rigoberto Uran, deuxième à 4'43", et l'Australien Cadel Evans, troisième à 5'52".
Dans la dernière étape, longue de 197 kilomètres entre Riese Pio X et Brescia (nord), Cavendish a devancé au sprint les Italiens Sacha Modolo et Elia Viviani.
En tête du Tour d'Italie après la 8e étape, Nibali a parachevé son succès dans les derniers jours de course en enlevant deux étapes, le contre-la-montre en côte de Polsa (jeudi) puis l'étape arrivant aux Trois Cimes de Lavaredo dans les Dolomites (samedi).
Trois ans après la Vuelta
Favori au départ de Naples avec Bradley Wiggins, vainqueur du Tour de France 2012, Nibali a pris le dessus sur son rival dès la première semaine d'une course trépidante, dans le sud du pays. Le Britannique, traumatisé par une chute sur les routes rendues très glissantes par les orages, a fini par abandonner au matin de la 13e étape, souffrant d'une infection pulmonaire.
Sans adversaire de son niveau, Nibali a contrôlé ses adversaires sans jamais être mis en difficulté. Le Sicilien - le premier coureur de la grande île à gagner le Giro - a remporté le 2e grand Tour de sa carrière, trois ans après la Vuelta. L'an passé, il avait pris la troisième place du Tour de France.
afp/adav
21e étape Riese Pio - Brescia (199 km)
1. Mark Cavendish GBR 5h30'09"
Moyenne:
2. Sacha Modolo ITA + 0"
3. Elia Viviani ITA 0"
4. Giacomo Nizzolo ITA 0"
5. Luka Mezgec SLO 0"
6. Roberto Ferrari ITA 0"
7. Kenny Dehaes BEL 0"
8. Manuel Belletti ITA 0"
9. Giovanni Visconti ITA 0"
10. Luca Paolini ITA 0"
36. Danilo Wyss SUI 0"
87. Steve Morabito SUI 44"
Classement général (26.05)
1. Vincenzo Nibali ITA 84h53'28"
2. Rigoberto Uran COL + 4'43"
3. Cadel Evans AUS 5'52"
4. Michele Scarponi ITA 6'48"
5. Carlos Betancur G. COL 7'28"
6. Przelmyslaw Niemiec POL 7'43"
7. Rafal Majka POL 8'09"
8. Benat Intxausti ESP 10'26"
9. Mauro Santambrogio ITA 10'32"
10. Domenico Pozzovivo ITA 10'59"
34. Steve Morabito SUI 1'10'16"
84. Danilo Wyss SUI 2'32'56"