S'impose sia nelle più importanti corse a tappe sia nelle maggiori classiche di un giorno. Vinse cinque volte il Giro d'Italia (1940, 1947, 1949, 1952 e 1953), record condiviso con Binda e Merckx, e due volte il Tour de France (1949 e 1952), diventando anche il primo ciclista a conquistare le due competizioni nello stesso anno. Fra i successi nelle gare in linea vanno ricordate le cinque affermazioni al Giro di Lombardia (1946, 1947, 1948, 1949 e 1954), record, le tre vittorie alla Milano-Sanremo (1946, 1948 e 1949), e i successi alla Parigi-Roubaix e alla Freccia Vallone nel 1950. Vinse il Campionato del mondo nel 1953, e primeggiò anche nel ciclismo su pista, vincendo il Campionato del mondo d'inseguimento nel 1947 e nel 1949. Fu primatista dell'ora (con ) dal 1942 al 1956.