Surnommé "Spartacus", il a été un rouleur hors pair et l'un des meilleurs coureurs du monde. Vainqueur de PARIS-ROUBAIX en 2006, 2010 et 2013 (2eme en 2008 et 2011, 3eme en 2014, 4eme en 2004), de Tirreno-Adriatico et de Milan-San Remo en 2008 (ce doublé réalisé à une semaine d'intervalle a été réussi seulement par trois autres coureurs : Roger De Vlaeminck en 1973, Maurizio Fondriest en 1993 et Giorgio Furlan en 1994; 2eme en 2011), du Tour de Suisse en 2009 (11 victoires d'étapes), du GP E3 en 2010, 2011 et 2013, du TOUR DES FLANDRES en 2010, 2013 et 2014 (2eme en 2016, 3eme en 2011) et de la Strade Bianche en 2008, 2012 et 2016. Vainqueur également d'une étape de Paris-Nice, de 8 étapes du TOUR DE FRANCE (29 jours Maillot Jaune, un record pour un non-vainqueur : 1 jour en 2015, 2 jours en 2004, 7 en 2007, 6 en 2009, 6 en 2010, 5 en 2012), de 2 étapes de la Vuelta (maillot de Oro pendant 5 jours en 2009), de 4 étapes de Tirreno-Adriatico  et d'une étape du Tour de Romandie. 2eme de Milan San Remo en 2011, 2012 et 2014 et 3eme en 2013, 4eme de la Hew Cyclassics à Hambourg et de GAND-WEVELGEM en 2005. Champion du monde du contre la montre en 2006, 2007, 2009 et 2010 (un record qu'il partage depuis 2016 avec l'Allemand Tony Marttin  ; 3eme en 2005, 2011 et 2013; 4eme de la course en ligne en 2011). Deux fois champion de Suisse sur route (2009 et 2011) et dix fois du contre la montre (2002, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2012, 2013, 2014 et 2016). Champion olympique du contre la montre en 2008 et 2016, il termina 3eme de la course en ligne en 2008. Suite au contrôle positif de l'Italien Davide Rebellin , vice-champion olympique sur route en 2008, Cancellara a récupéré la médaille d'argent en novembre 2009. 88 victoires entre 2001 et 2016 dont un record de 40 dans les contre-la-montre. Il a été champion du monde du contre la montre chez les juniors en 1998 et 1999. Elu Vélo d'Or Mondial en 2010.

Principales victoires

Courses d'un jour:
- Contre-la-montre des Jeux Olympiques 2008 et 2016
- PARIS-ROUBAIX 2006, 2010 et 2013, Milan-San Remo 2008, TOUR DES FLANDRES 2010, 2010 et 2014
- Championnat du monde du contre-la-montre 2006, 2007, 2009 et 2010
- Championnat de Suisse 2009 et 2011, Championnat de Suisse du contre-la-montre 2002, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2012, 2013, 2014 et 2016, GP Eddy Merckx 2002 (c.l.m. avec Bodrogi), Eroïca 2008, GP E3 2010, 2011 et 2013
- Championnat du monde juniors du contre-la-montre en 1998 et 1999.

Courses par étapes:
Tirreno-Adriatico 2008, Tour de Suisse 2009 (11 victoires d'étapes),Tour de Rhodes 2001 et 2002, GP Erik Breukink 2002, Tour du Danemark 2006, Tour d'Oman 2010, Prologue du Tour de Romandie 2003, sept étapes du Tour de Suisse, une étape de Paris-Nice 2005, deux étapes de Tirreno-Adriatico, contre-la-montre du Tour de Catalogne 2006, etc.

Grands tours:
TOUR DE FRANCE: huit étapes ( prologues Liège 2004 et 2012, Londres 2007, Rotterdam 2010; Compiègne 2007 ; contre-la-montre St-Amand-Montrond 2008 après la disqualification de Stefan Schumacher , contre-la-montre Monaco 2009, contre-la-montre de Pauillac 2010). Maillot jaune pendant 23 jours (2 jours en 2004, 7 jours en 2007, 6 jours en 2009, 6 jours en 2010, 2 jours en 2012).
Vuelta: deux étapes en 2009, une en 2013. Maillot amarillo pendant cinq jours (2009)