Romain Feillu ble i 2002 nr. 2 i Chrono des Herbiers i juniorklassen. I 2006 ble han nr. 5 i Prix de Lillers og han vant sammenlagt i Tour de la Somme. I VM i Salzburg i 2005 vant han sølvmedalje i landeveisrittet for U23 bak tyske Gerald Ciolek. Fra sesongen 2007 kjører han for det franske laget Agritubel. På 1. etappe i Tour de France 2007 ble han nr. 5. På 3. etappe i Tour de France 2008 ble han nummer tre og kunne bære gul trøye og hvit trøye.