Professionista dal 2001 al 2016, soprannominato la "Locomotiva di Berna" e "Spartacus", era uno specialista delle corse a cronometro, delle corse di un giorno e delle brevi gare a tappe, avendo vinto in carriera quattro campionati del mondo a cronometro (nel 2006, 2007, 2009 e 2010) – cui se ne aggiungono due come juniores – e due prove contro il tempo ai Giochi olimpici (nel 2008 e 2016); nel proprio palmarès vanta inoltre una edizione della Milano-Sanremo (nel 2008), tre del Giro delle Fiandre (nel 2010, 2013 e 2014), tre della Parigi-Roubaix (nel 2006, 2010 e 2013) e tre delle Strade Bianche (nel 2008, 2012 e 2016), oltre a una Tirreno-Adriatico (nel 2008), un Tour de Suisse (nel 2009), otto tappe al Tour de France e tre alla Vuelta a España.