Od 2009 roku skoncentrował się na kolarstwie szosowym. Na zawodowstwo przeszedł już w 2002 roku, kiedy dołączył do drużyny Française des Jeux. Specjalizuje się w jeździe na czas, ale radzi sobie także na etapach górskich. W 2009 roku został mistrzem Wielkiej Brytanii w indywidualnej jeździe na czas, a na rozgrywanych dwa lata później mistrzostwach świata w Kopenhadze w tej samej konkurencji był drugi, ulegając jedynie Niemcowi Tony’emu Martinowi. W 2012 roku wziął udział w igrzyskach olimpijskich w Londynie, zwyciężając w swej koronnej konkurencji. Wystartował także w wyścigu ze startu wspólnego, ale zajął dopiero 103. pozycję. Ponadto w sezonie 2012 zajął drugie miejsce w klasyfikacji generalnej UCI World Tour, ulegając tylko Joaquimowi Rodríguezowi z Hiszpanii. Na mistrzostwach świata we Florencji w 2013 roku ponownie był drugi za Martinem w indywidualnej jeździe na czas. Wielokrotnie brał udział w Wielkich Tourach (Giro d’Italia, Tour de France, Vuelta a España), jak również w krótszych wyścigach etapowych. Jego największym sukcesem na szosie jest zwycięstwo w klasyfikacji generalnej Tour de France 2012.
29 grudnia 2012 r. w ramach uznania za zwycięstwo w Tour de France oraz zdobycie złotego medalu olimpijskiego został, jako pierwszy brytyjski kolarz, pasowany na rycerza przez królową Elżbietę II.