Arnaud Démare a remporté le bronze aux championnats d'Europe et l'argent aux championnats du monde juniors dès 2009, puis le bronze aux championnats d'Europe des moins de 23 ans l'année suivante. En 2011, Démare a rejoint l'équipe FDJ en tant que stagiaire, est devenu champion du monde des moins de 23 ans et a remporté plusieurs victoires d'étapes.
Un an plus tard, le rapide Démare a pu prendre le départ pour son équipe dans le WorldTour et a rapidement rendu la pareille. Avec les Cyclassics de Hambourg, il a remporté sa première course dans la catégorie supérieure du cyclisme. En 2016, la victoire à Milan-Sanremo a été le point culminant suivant. En revanche, le Tour de France 2017 devrait rester dans les mémoires de Démare à double titre. Il a certes remporté la quatrième étape vers Vittel, mais il a été hors délai lors de la neuvième étape et a dû quitter le Tour de France. L'année suivante, il a également collectionné les victoires d'étape sur le Tour - et est cette fois arrivé à Paris.
Arnaud Démare a commencé à remporter le Giro d'Italia avec sa première victoire d'étape en 2019. L'année suivante, il a même remporté quatre étapes et le maillot à points, et a réitéré son triomphe en 2022 avec trois victoires d'étape et le maillot à points. Outre trois maillots de champion de France, Démare a également remporté Milan-Turin en 2020. Avec la dissolution de l'équipe Arkéa - B&B Hotels, qu'il a rejoint en 2023, Arnaud Démare met un terme à sa carrière cette année.
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