Nell'estate 2014 la squadra World Tour kazaka Astana ufficializza il suo ingaggio per la stagione 2015. Con la nuova maglia conclude al quinto posto la Strade Bianche e partecipa sia al Giro d'Italia sia alla Vuelta a España in appoggio al capitano Fabio Aru. Disputa un ottimo finale di stagione nel quale ottiene la sua prima gara da professionista sulle strade di casa, vincendo per distacco, in vetta al colle di Superga, la 96ª edizione della Milano-Torino; qualche giorno dopo chiude al quinto posto il Giro di Lombardia vinto dal suo capitano Vincenzo Nibali. La stagione successiva vince la 5ª tappa della Vuelta al Pais Vasco dopo una fuga solitaria di 100 km, festeggiandola all'arrivo scendendo di bicicletta e successivamente alzandola sulla testa, attraversando la linea del traguardo a piedi come è da tradizione nel fuoristrada. Partecipa anche alla prova in linea delle Olimpiadi di Rio de Janeiro, ritirandosi, prima di chiudere la stagione con la piazza d'onore al Giro di Lombardia, battuto in volata, di poco, da Esteban Chaves.