Lors de la saison 2014, il réussit de belles performances sur les flandriennes, terminant cinquième du Grand Prix E3, quatrième de Gand-Wevelgem et de Paris-Roubaix, et troisième du Tour des Flandres battu au sprint par Cancellara et Greg Van Avermaet. En mai, il obtient sa première victoire de la saison en gagnant une étape du Tour de Norvège. En juillet, au Tour de France, il obtient plusieurs places d'honneur (quatre fois parmi les dix premiers). Lors de la cinquième étape, empruntant les routes pavées de Paris-Roubaix, il attaque en compagnie de son coéquipier Lars Boom. Celui-ci gagne l'étape, tandis que Vanmarcke, retardé par une crevaison, est treizième. En août, il est troisième d'une étape de l'Eneco Tour. Le mois suivant, au Canada, il gagne une étape du Tour d'Alberta, qu'il termine à la neuvième place, et prend la septième du Grand Prix de Québec. Il est sélectionné pour la course en ligne des championnats du monde, qu'il termine à la .