Le 16 septembre 2014, dans le but de progresser, il décide pour la saison de cyclo-cross de s'aligner aux côtés des professionnels en Superprestige, et de participer avec les espoirs à la Coupe du monde et au Trophée Banque Bpost. Ce choix s'avère payant, puisqu'il s'impose d'entrée devant Lars van der Haar et Sven Nys lors du Cyclo-cross de Gieten, première manche du Superprestige. Lors du difficile GP Mario De Clercq, il prend la deuxième place derrière Sven Nys. Dans les semaines suivantes, il reste très constant et termine plusieurs fois sur le podium, en particulier lors des manches du Superprestige, où il conserve ses chances de victoire au général. Sa deuxième victoire survient à la mi-décembre, lors du Scheldecross. Une semaine plus tard, il est de nouveau le meilleur lors du Grand Prix De Ster. En 2015, malgré son jeune âge (19 ans), il est autorisé à courir le championnat des Pays-Bas de cyclo-cross chez les pros. Il remporte la course devant son frère David et le champion sortant Lars van der Haar. Il est également autorisé à courir le championnat du monde avec les élites et non pas avec les moins de 23 ans. À une semaine des mondiaux 2015, il décroche à Hoogerheide sa première victoire lors d'une manche de Coupe du monde de cyclo-cross élites. Lors des mondiaux, il mène la course de bout en bout et s'adjuge le titre élites à seulement 20 ans et 14 jours, devenant ainsi le plus jeune champion du monde de l'histoire du cyclo-cross, dix-neuf ans après son père Adrie van der Poel. Une semaine après, il remporte la dernière manche du Trophée Banque Bpost. Il s'adjuge ensuite le classement général du Superprestige, son premier challenge, avec un point d'avance sur Kevin Pauwels.