I slutten av mars ble Cavendish verdensmester i Madison sammen med Bradley Wiggins under VM i Manchester. Noen dager senere vant han to etapper i Tredagers i De Panne, før han slo Tom Boonen på målstreken i Scheldeprijs. I mai fikk han sin første etappeseier i en Grand Tour da han vant to etapper i Giro d'Italia. I sin andre Tour de France fortsatte han suksessen og vant fire etapper, før han gav seg etter 14. etappe for å forberede seg til OL i Beijing der han skulle delta i madison sammen med Bradley Wiggins. OL ble ingen suksess for Cavendish, og han ble den eneste britiske syklisten som ikke tok medalje. På landeveien gikk det bedre, og Cavendish tok totalt 17 seire i løpet av sesongen.