Nel 1958 vinse il Giro d'Italia prevalendo su Charly Gaul, poi terzo, sia in salita – nella tappa dolomitica e in quella di Bosco Chiesanuova – che a cronometro (a Comerio e a Viareggio); si aggiudicò inoltre per la seconda volta la maglia tricolore di campione italiano su strada. Rinunciò quindi a correre il Tour de France per essere competitivo al campionato del mondo su strada di Reims. In quella gara fu subito protagonista uscendo dal gruppo a 250 km dal traguardo per andare a riprendere i tre fuggitivi, Louis Bobet, Gastone Nencini e Gerrit Voorting, a loro volta partiti approfittando del disaccordo tra i due favoriti, i belgi Rik Van Steenbergen e Rik Van Looy; li staccò poi uno per uno – l'ultimo a cedere fu Bobet – e andò a vincere per distacco la corsa iridata.