È nel 2015 che Gaviria si mette in evidenza al grande pubblico, ancora ventenne: al Tour de San Luis su strada in gennaio, gareggiando con la maglia della selezione colombiana, riesce a vincere in volata la prima e la terza tappa (veste anche per un giorno l'insegna del primato) e a relegare in entrambi i casi al secondo posto il britannico campione del mondo 2011 Mark Cavendish. In stagione è comunque attivo perlopiù su pista: ai campionati del mondo di Saint-Quentin-en-Yvelines si aggiudica a sorpresa il titolo iridato nell'omnium davanti allo specialista australiano Glenn O'Shea e a quello italiano Elia Viviani, mentre in luglio ai Giochi panamericani di Toronto vince le prove dell'omnium e dell'inseguimento a squadre su pista.