Die Karriere Elia Vivianis begann auf der Bahn, wo er zahlreiche Titel im Nachwuchsbereich gewann, ehe er 2010 beim Team Liquigas-Doimo unterschrieb und fortan auch auf der Straße unterwegs war. In den Folgejahren konnte Viviani zahlreiche Siege bei Sprintankünften gewinnen und sammelte bis ins Jahr 2015 ganze acht EM-Titel auf der Bahn.
Das sollte auch das Jahr sein, in dem Vivianis Karriere auf der Straße so richtig ins Rollen kam. Mittlerweile bei Team Sky unter Vertrag, feierte er seinen ersten Etappensieg bei der Italien-Rundfahrt. Für die Olympischen Spiele in Brasilien verzichtete der Italiener 2016 auf viele Straßenrennen – das zahlte sich aus, er gewann im Omnium Gold. Mit dem Fokus auf Straßenrennen triumphierte er in der Saison darauf bei den Hamburg Cyclassics.
Vivianis Wechsel zu Quick-Step Floors 2018 erwies sich als gute Entscheidung. Mit 18 Siegen in einer Saison, darunter Brügge – De Panne, vier Etappensiege beim Giro und das Punktetrikot, die italienische Meisterschaft, die Hamburg Cyclassics und drei Etappensiegen bei der Vuelta, trug er sich in die Geschichtsbücher ein. Auch 2019 siegte Viviani bei den Cyclassics in Hamburg und konnte neben dem EM-Titel auf der Straße auch eine Etappe bei der Tour de France gewinnen.
Während seiner Stationen bei Cofidis, INEOS Grenadiers und Lotto konnte Viviani drei Weltmeistertitel auf der Bahn holen – zuletzt in diesem Jahr bei der Bahn-WM in Chile. Zum Saisonende verabschiedet sich Elia Viviani von der Radsport-Bühne.