Bei den UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 2011 in Apeldoorn errang Elia Viviani Silber im Scratch, im Omnium belegte er Rang sieben sowie im Madison Rang sechs, gemeinsam mit Davide Cimolai. Bei den Bahn-Weltmeisterschaften im Jahr darauf in Melbourne stürzte er bei seiner Teilnahme im Omnium so schwer, dass er aufgeben musste. 2016 wurde Viviani für den Start im Omnium bei den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro nominiert, wo er die Goldmedaille gewann.