Surnommé "l'ogre Catalan", il fait partie des plus grands biathlètes et sportifs français de l'histoire (35 médailles internationales dont 6 titres olympiques et 13 titres mondiaux; sept fois vainqueur du classement général de la Coupe du Monde ), il est également un excellent fondeur ayant débuté sa carrière dans cette discipline. A l'aise dans tous types de course, il est désormais l'athlète français le plus médaillé et titré des Jeux Olympiques d'hiver et d'été avec 7 médailles remportées aux Jeux de 2010, 2014 et 2018 : 6 d'or (record pour un athlète français) et 1 d'argent. Après seulement une année en équipe de France sénior, il est devenu vice-champion olympique du 15 km départ en ligne en 2010 derrière le Russe Evgeny Ustyugov . Il remporta ainsi la 5eme médaille française en biathlon de ces Jeux. Quatre ans plus tard aux Jeux de Sotchi en 2014, il est devenu champion olympique de la poursuite et du 20 km individuel. Avec ce doublé magnifique, il rentre au panthéon du sport français et est le premier Français double champion olympique dans une même édition des Jeux d'hiver depuis Jean-Claude Killy en 1968 (qui avait été triple médaillé d'or). Il gagné une deuxième médaille d'argent olympique en mass start en 2014 (il lui manquait 3 cm sur la ligne d'arrivée pour devancer Emil Hegle Svendsen ). Il remporte sa troisième médaille d'or en 2018 en conservant son titre en poursuite puis sa quatrième en mass-start pour devenir l'athlete français le plus titré des Jeux Olympiques d'hiver (dépassant Jean-Claude Killy) mais également des Jeux Olympiques tout court au même titre que les escrimeurs Christian d'Oriola et Lucien Gaudin avec également quatre titres chacun. Il les dépasse quelques jours plus tard en remportant son cinquième titre olympique avec le relais mixte. Il fut le porte-drapeau pour les Jeux de 2018 à Pyeonchang en Corée du Sud. Fin novembre 2024, il récupère la médaille d'or olympique de la mass start des JO de Vancouver en 2010 après la disqualification pour dopage du Russe Evgeny Ustyugov . Il devient ainsi l'athlète français le plus titré des Jeux Olympiques (été/hiver) devant le judoka Teddy Riner qui a conquis aux JO Paris 2024 sa cinquième médaille d'or.

Il a remporté 28 médailles mondiales (13 d'or, 10 d'argent et 5 de bronze) entre 2011 et 2020. Depuis 2013, il est le troisième biathlète de l'histoire à avoir été sacré champion du monde dans les quatre disciplines individuelles (avec Bjoerndalen et Svendsen). Champion du monde du 20 km individuel en 2013, 2015, 2016 et 2020, de la poursuite en 2011, 2012, 2016 et 2017, du sprint en 2012 et 2016, de la mass-start en 2012, du relais mixte en 2016 et du relais en 2020 (2eme du sprint en 2011 et 2013, de la poursuite en 2013, de la mass-start en 2016, du relais en 2012, 2013 et 2017 et du relais mixte en 2013, 2015 et 2017 ; 3eme avec le relais mixte en 2011, du relais en 2015, du sprint et du 20 km individuel en 2017, du sprint en 2020 ; 4eme de la poursuite en 2020). En 2016 après sa victoire au 20 km, il est devenu le deuxième biathlète de l'histoire à décrocher quatre titres lors d'une même édition (après Ole Einar Bjoerndalen ), le troisième biathlète de l'histoire (après Pavel Rostovtsev et Ole Einar Bjoerndalen ) à réussir le doublé sprint-poursuite durant le même championnat, et le troisième (après Raphaël Poirée et Ole Einar Bjoerndalen ) à réussir le triplé sprint-poursuite-départ en ligne, depuis que les trois disciplines sont au programme  du championnat du monde. Après sa victoire en individuel en 2020, son 11eme titre mondial individuel, il égale le total record de titres individuels détenu par Bjoerndalen.

Vainqueur de 33 globes de cristal (7 gros et 26 petits) en Coupe du Monde dont sept fois de suite le classement général, de 2012 à 2018, un exploit jamais réalisé en biathlon (dépassant Bjoerndalen avec six grands globes). Il a également réussi l'exploit de remporter les 5 globes de cristal (un gros et 4 petits) en 2013, 2016, 2017 et 2018 ! Vainqueur du classement général en 2012 (avec 8 victoires), 2013 (10 victoires), 2014 (5 victoires), 2015 (8 victoires), 2016 (10 victoires), 2017 (14 victoires) et 2018 (avec 9 victoires et 20 podiums sur 21 courses disputées ; 2eme en 2020 pour sa dernière saison, 3eme en 2011), de la poursuite en 2010, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017 et 2018, du sprint en 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018 et 2020, de la mass-start en 2013, 2014, 2016, 2017 et 2018 et de l'individuel en 2013, 2016, 2017, 2018 et 2020. Il est désormais le seul biathlète à avoir décroché sept grands globes de cristal consécutifs. Il est avec son compatriote Raphaël Poirée (en 2004) le seul biathlète à avoir réussi le grand chelem en Coupe du Monde, c'est à dire remporter le classement général et les quatre petits globes par spécialité (en 2013, 2016, 2017 et 2018). Avec 14 victoires en 2017, il a battu le record de Bjoerndalen (vainqueur de 12 courses en 2004/2005) et rejoint la biathlète suédoise Magdalena Forberg, victorieuse également de 14 courses lors de la saison 2000/2001. Ce record a été battu lors de la saison 2018/2019 par Johannes Thingnes Boe avec 16 victoires.

83 victoires au total en Coupe du Monde (85 si on comptabilise ses 2 victoires aux Jeux Olympiques en 2014 ; 15 en individuel, 15 en mass start, 23 en sprint et 30 en poursuite) pour un total de 150 podiums (41 fois 2ème et 26 fois 3ème) en 244 courses (plus 36 podiums dont 15 victoires en relais et en relais mixte). En obtenant sa 45eme victoire en Coupe du Monde le 4 février 2016 à Canmore au Canada, il dépassé Raphaël Poirée (44 victoires en Coupe du Monde), longtemps la référence française de la discipline, et devient l'athlète français en activité le plus titré en Coupe du Monde. Recordman du nombre de podiums obtenus lors d'une saison en Coupe du Monde (19 en 2013 soit 4 de plus que Poirée et Bjoerndalen). Il est le frère cadet de Simon, également membre de l'équipe de France de biathlon. Ensemble ils ont fait partie du relais tricolore, vainqueur d'une étape de la Coupe du Monde, en décembre 2009 à Ostersund en Suède où ils ont battu les Norvégiens qui avaient dans leur équipe des géants tels Svendsen et Bjoerndalen.Après une année noire en 2018/2019, il est revenu au plus haut niveau début décembre 2019 avec une victoire en individuel en Coupe du Monde à Ostersund en Suède, sa 77eme victoire. A cette occasion, il a devancé 3 autres français (Simon Desthieux, Quentin Fillon Maillet et Emilien Jacquelin). Le 13 mars 2020, à la veille de la dernière course de la saison 2019/20, il annonce sa retraite sportive, à 31 ans. Le lendemain à Kontiolahti en Finlande pour sa dernière course, il remporte sa 83eme victoire et montant pour la 150eme fois sur un podium en Coupe du Monde, devant deux français, Quentin Fillon Maillet et Emilien Jacquelin. Parmi ses nombreuses distinctions : la médaille de Holmenkollen, la plus haure distinction en ski nordique, en 2013 (premier Français à recevoir cet honneur).

Candidat au poste de président du Comité d'Organisation des Jeux d'hiver 2030 en France, il a annoncé le 3 février 2025 sa retrait évoquant des tensions en coulisses et des profonds déaccords.

Coupe du Monde
- 7 fois de suite avec au moins 7 victoires individuelles en Coupe du Monde et Jeux Olympiques (record)
- 83 victoires individuelles en Coupe du Monde et Jeux Olympiques (seul Bjoerndalen a fait mieux avec 95 victoires)
- 98 victoires au total (individuelles et relais) en Coupe du Monde et Jeux Olympiques (seul Bjoerndalen a fait mieux avec 132 victoires)

Résumé
7 Coupes du monde au classement général (il a dépassé Bjoerndalen en 2018)
7 Coupes du monde au classement général de suite (record)
26 petits globes de cristal par spécialité (il a dépassé Bjoerndalen en 2018) dont 4 grands chelems (2013, 2016, 2017, 2018)
- sprint en 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018 et 2020.
- poursuite en 2010, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017 et 2018.
- individuel en 2013, 2016, 2017, 2018 et 2020.
- mass start en 2013, 2014, 2016, 2017 et 2018.
83 victoires individuelles (seul Bjoerndalen fait mieux avec 95 victoires)
14 victoires individuelles dans une saison, en 2017, ancien record (amélioré en 2019 par le Norvégien Johannes Boe)
150 podiums individuels (seul Bjoerndalen fait mieux avec 178 podiums)
22 podiums dans une saison (record)
18 podiums consécutifs.