Am 9. Februar 2014 feierte er seinen bis dahin größten Erfolg und gewann die Goldmedaille in der Abfahrt bei den Olympischen Winterspielen 2014 in Sotschi. Beim Weltcupfinale in Lenzerheide 2014 folgte sein erster Weltcupsieg in der Abfahrt. Im Oktober 2014 zog sich Mayer bei einem Trainingssturz einen Innenbandeinriss im rechten Knie und eine Wirbelsäulenprellung zu und fiel dadurch für den Saisonauftakt in Sölden aus. Bei der alpinen Skiweltmeisterschaft 2015 in Vail/Beaver Creek belegte er den 4. Rang im Super-G, den 11. Rang in der Alpinen Kombination und den 12. Rang in der Abfahrt.