Vingegaard kom inn som erstatter for Tom Dumoulin i lagets Tour de France-tropp for 2021. Han var opprinnelig hjelperytter for Primož Roglič. På tredje etappe krasjet Roglič kraftig. På etappe 5, en 27.2 km lang tempoetappe, ble Vingegaard nummer 3 og klatret opp på topp 10 i sammendraget. På den åttende etappen klatret Vingegaard til femteplass sammenlagt, men tapte nesten tre og et halvt minutt til Tadej Pogačar. Etter etappen trakk Roglič seg fra løpet på grunn av skadene sine, og Vingegaard stod dermed som Team Jumbo-Visma sin sammenlagtkandidat.