Bos wurde 2004 bei den Bahn-Radweltmeisterschaften in Melbourne Weltmeister im Sprint. Im 1000-m-Zeitfahren gewann er die Bronzemedaille. Im August 2004 nahm Bos an den Olympischen Spielen in Athen teil. Dort gewann er im Sprint hinter dem Australier Ryan Bayley die Silbermedaille. 2005 wurde er Weltmeister im 1000-m-Zeitfahren, 2006 im Sprint und Keirin sowie 2007 nochmals im Sprint. Damit ist er der erfolgreichste Bahnradsportler der Niederlande bisher.