Jérome Neuville gewann seine erste Medaille bei den Bahn-Radweltmeisterschaften 1997 mit seinen Landsmännern in der Mannschaftsverfolgung. 1998 siegte er bei dem Paarzeitfahren Duo Normand. Daraufhin unterschrieb er bei Crédit Agricole ab der folgenden Saison. In seinem ersten Jahr dort gewann er bei der Bahnrad-WM mit der französischen Équipe die Silbermedaille. Ein Jahr später sicherte er sich zum zweiten Mal Bronze. Bei den Weltmeisterschaften 2001 wurde er zum ersten Mal Weltmeister im Madison mit Robert Sassone. Diesen Titel verteidigte er im folgenden Jahr mit Franck Perque. 2003 gewann er seine dritte und letzte Bronzemedaille in der Mannschaftsverfolgung. Zuletzt wurde Neuville 2006 Weltmeister im Scratch.