Geraint Thomas a battu cinq fois le record du monde de poursuite par équipes avec l'équipe de Grande-Bretagne. Lors des championnats du monde de 2008 à Manchester, il réalise avec Edward Clancy, Bradley Wiggins et Paul Manning le temps de 3 minutes 56 secondes 322 et bat le record détenu depuis les Jeux olympiques de 2004 par les Australiens Luke Roberts, Bradley McGee, Brett Lancaster et Graeme Brown. Lors des Jeux olympiques de 2008, ils battent à deux reprises leur record, en 3 minutes 55 secondes 202 puis 3 minutes 53 secondes 314. Ce record tient quatre ans. Il est de nouveau battu par l'équipe britannique, formée par Geraint Thomas, Steven Burke, Peter Kennaugh et Edward Clancy lors des championnats du monde de 2012, en 3 minutes 53 secondes 295. Le meilleur temps réalisé lors des Jeux de 2008 reste le record olympique jusqu'aux Jeux olympiques de 2012 où l'équipe britannique, avec les mêmes coureurs, bat le record du monde et record olympique en 3 minutes 51 secondes 659.