Poprvé přijel na Starou dámu v 25 letech a na silnici do té doby příliš mnoho úspěchů neměl. Dvakrát vyhrál celkové pořadí Kolem Rakouska a jeden den vezl růžový dres na Giru. Velké jméno si ovšem udělal už v mladém věku mezi bikery a v letech 1998 a 1999 vyhrál světový pohár horských kol.
Premiérová Tour mu vyšla velmi dobře a skončil 8. celkově. Byla to pro něj extrémně náročná zkouška a věděl, že na nejlepší vrchaře nestačí… zatím. V kopcích měl navíc jednu velkou výhodu. Evans se narodil s obrovskými plícemi a na jeden nádech dokáže nasát víc kyslíku než 99,9 % populace.
Na jaře 2006 i díky své dechové kapacitě vyhrál Kolem Romandie. Vyznamenal se především skvělým výkonem v závěrečné časovce a nechal za sebou třeba Alberta Contadora a Alejandra Valverdeho. Proto byl také před červencovou Tour považován za jednoho z favoritů. Po třech týdnech plných překvapení se Australan musel spokojit s pátým místem. Po dodatečné diskvalifikaci prvního Floyda Landise se v žebříčku posunul ještě o jeden stupeň výš a vítězem se stal velmi nečekaně Španěl Oscar Pereiro.
Další Tour už ovládli španělští cyklisté kompletně a v první pětce byli hned čtyři. Dostal se mezi ně jen Evans a díky skvělým výkonům v obou časovkách atakoval první místo, ale na Contadora mu nakonec 23 vteřin scházelo. Přesto se stal prvním Australanem, co se na Staré dámě probojoval na podium.
Navíc si připsal i první etapové vítězství na Tour, i když to nebylo úplně podle jeho představ. V obou časovkách dojel Evans druhý a v obou případech byl nejrychlejší jezdec později diskvalifikován. Alexander Vinokourov dokonce ještě v průběhu Tour, takže Evans byl uznaný za etapového vítěze.
O rok později se mu vedlo podobně a opět nestačil pouze na jednoho Španěla. Tentokrát to byl Carlos Sastre a ztráta znovu nečinila ani celou minutu. „Moc jsem chtěl vyhrát a cítil jsem, že to bylo v mých silách. Už podruhé jsem skončil druhý. Z 200 nejlepších cyklistů na světě byl jenom jeden lepší než já, ale stejně jsem byl za svůj výsledek celkem kritizovaný. To pro sportovce není jednoduchá situace,“ vzpomínal později Evans, který v cíli 10. etapy poprvé oblékl i žlutý trikot, ale o necelý týden později ho musel znovu odevzdat.
Další rok se mu Tour vůbec nepovedla a dojel až na chvostu třetí desítky. Chuť si chtěl spravit na Vueltě, ale nedosáhl výš než na třetí místo. Španělé Alejandro Valverde a Samuel Sanchez byli nad jeho síly. Jeden den však Evans strávil ve zlatém dresu pro vedoucího závodníka Vuelty a zkompletoval tak sbírku dresů lídra ze všech tří Grand Tour.
Ze Španělska se vydal do Švýcarska na mistrovství světa, kde v závěrečném stoupání skvělým nástupem zaskočil všechny soupeře a svůj sólový útok dotáhnul až do cíle. „V tom stoupání mi došlo, že bych to mohl zvládnout. Cítil jsem se skvěle a měl jsem na své straně i štěstí. Tohle je odpověď všem kritikům, co říkali, že nikdy neútočím,“ řekl v cíli nový světový šampion, který jako první Australan v historii přivezl do své země duhový dres z kategorie elite.
Teď už se plně zaměřil na Grand Tour. V roce 2010 se překvapivě vydal nejprve na Giro, kde k pátému místu přidal ještě jednu vyhranou etapu a zelený trikot z bodovačky. Na Tour se potom po slibném startu propadnul daleko za dvojici Schleck–Contador. Po nepříjemném pádu měl prasklinu v levém loktu a druhou polovinou závodu se spíše protrápil a opět skončil až hluboko ve třetí desítce.
Ve 34 letech se pak dostal do životní formy a svou sílu ukazoval od prvních závodů jara. Vyhrál Tirreno–Adriatico i Kolem Romandie a na Tour přijížděl znovu jako jeden z favoritů s jasným cílem: konečně vyhrát. Za ním si šel od prvního dne a tentokrát měl i dobrou týmovou podporu od kolegů z BMC.
První drobná komplikace nastala v deváté etapě, kdy nechal peloton příliš velký prostor skupince uprchlíků a žlutý trikot pro sebe získal Thomas Voeckler s náskokem téměř 2 a půl minuty na Evanse. Do velkého souboje mezi bratry Schleckovými, Contadorem a Evansem se tedy připletl ještě jeden nečekaný závodník a favority hodně potrápil. Útoků bylo hodně a pozice se přelévaly každou chvíli.
Contador unavený po Giru na své soupeře nestačil a Voeckler odolával až do poslední horské zkoušky na Alpe d’Huez. Po ní se z čela propadl až na 4. místo. Do závěrečné časovky nastupoval z první pozice Andy Schleck s náskokem 53 sekund na bratra Franka a další 4 vteřinky ztrácel Evans, který byl vzhledem ke své kvalitě v jízdě proti chronometru považovaný za favorita a svou roli splnil dokonale.
Oba Schlecky porazil o více než 2 minuty a s přehledem se ujal žlutého trikotu. Na fantastického Tonyho Martina nestačil o pouhých 7 sekund a etapový triumf mu těsně uniknul.
To mu ale nemuselo vůbec vadit. Dokázal to. Cadel Evans vyhrál Tour de France jako první Australan v historii. Doma ho vítali nadšené davy fanoušků a na jeho počest byl vyhlášen státní svátek.
Vyhrát Tour dokázal skutečně na poslední chvíli, protože hned v příštím roce ji dobyl Bradley Wiggins a začala nadvláda týmu Sky. Evans navíc také ztratil svou výkonnost a moc velkých úspěchů už si nepřipsal. Kariéru ukončil v únoru 2015 na australském závodě pojmenovaném po něm Cadel Evans Great Ocean Road Race.
