Professionista dal 2005 al 2022, aveva caratteristiche di passista-scalatore, si difendeva bene a cronometro ed era un forte discesista. Considerato uno dei campioni italiani più forti e completi di tutti i tempi, è uno degli otto ciclisti (oltre a Jacques Anquetil, Eddy Merckx, Felice Gimondi, Bernard Hinault, Alberto Contador, Chris Froome e Jonas Vingegaard) ad aver conquistato almeno un'edizione di tutti e tre i Grandi Giri, avendo vinto la Vuelta a España nel 2010, il Giro d'Italia nel 2013 e nel 2016 e il Tour de France nel 2014. È stato inoltre uno dei soli quattro corridori (insieme a Merckx, Hinault e Gimondi) ad aver vinto i tre Grandi Giri e almeno tre classiche monumento: il Giro di Lombardia, nel 2015 e nel 2017, e la Milano-Sanremo, nel 2018. A queste grandi vittorie si aggiungono due titoli italiani nella prova in linea, nel 2014 e nel 2015, due Tirreno-Adriatico, nel 2012 e nel 2013, e altri sette podi nei tre Grandi Giri.
Soprannominato Lo Squalo dello Stretto, o più semplicemente Lo Squalo, per il suo modo di correre sempre all'attacco e per le sue origini messinesi, ha un fratello minore, Antonio, anch'egli ciclista professionista e suo compagno di squadra tra il 2017 e il 2022.
Carriera
Gli esordi Nella categoria Allievi ottiene 7 successi. Tra gli Juniores si aggiudica diciannove corse, cinque nel 2001 al primo anno nella categoria e quattordici nel 2002, tra cui spiccano la classifica finale del Giro della Lunigiana, il campionato italiano e la medaglia di bronzo a cronometro ai campionati del mondo di Zolder.
Nel 2003 passa alla categoria Under-23 con la toscana Mastromarco, ottenendo sette successi in totale, tra i quali due tappe alla Linz-Passau-Budweis e un secondo posto finale, risultati che gli valgono la chiamata per le prove Under-23 dei campionati europei e del mondo. Nel 2004, ancora da Under-23, ottiene dodici vittorie, ed è nuovamente convocato per il campionato europeo ad Atene; si fa notare soprattutto ai mondiali di Verona, durante i quali è quinto nella prova in linea e terzo in quella a cronometro di categoria.
2005-2007: i primi anni da professionista Nel 2005 la Fassa Bortolo di Giancarlo Ferretti decide di arruolarlo nella propria squadra professionistica. Nello stesso anno Nibali si piazza secondo dietro Chris Horner nella sesta tappa del Giro di Svizzera, sesto nella Milano-Torino e quarto nella prova a cronometro del campionato italiano.
Nel 2006, con la chiusura della Fassa Bortolo, entra a far parte della Liquigas, ottenendo il suo primo successo da professionista nella seconda tappa della Settimana Internazionale di Coppi e Bartali, in seguito ad un attacco da lontano. La stagione continua con il successo al Grand Prix de Ouest-France a Plouay (valido per il calendario UCI ProTour), la convocazione per correre la prova a cronometro dei campionati del mondo (giunge sedicesimo) e con numerosi piazzamenti tra l'Eneco Tour, il Giro di Polonia e il Giro di Danimarca.
Nella stagione seguente Nibali vince il Gran Premio Industria e Artigianato a Larciano (arriva al traguardo con il compagno di squadra Pellizotti che gli cede la vittoria) e si ripete il giorno dopo al Giro di Toscana. Partecipa poi al Giro d'Italia, nelle vesti di gregario di Danilo Di Luca (vincitore finale della corsa), arrivando diciannovesimo e contribuendo anche al successo nella cronometro a squadre iniziale a La Maddalena. In seguito partecipa al Giro di Slovenia, vincendo la tappa di montagna e chiudendo secondo in classifica generale; successivamente è secondo nella cronometro dei campionati italiani (a due secondi da Marco Pinotti) e ottiene nuovamente la convocazione per la cronometro dei campionati del mondo, che conclude al diciannovesimo posto.
2008-2009: i piazzamenti al Giro e al Tour
Apre la stagione 2008 aggiudicandosi la classifica finale e una vittoria di tappa nel Giro del Trentino, e si prepara ad affrontare il Giro d'Italia come capitano della squadra insieme a Franco Pellizotti. Durante la gara si dimostra però non ancora abbastanza pronto e infatti accusa diversi ritardi dai migliori nelle tappe di montagna più dure; si mette in luce però nelle tappe a cronometro e come discesista. Dopo buone prestazioni nella tappa della Marmolada e sul Monte Pora, conclude il Giro in undicesima posizione (terzo nella classifica dei giovani).
Dopo la "Corsa Rosa" decide di partecipare al Tour de France, facendo da spalla al più giovane compagno Roman Kreuziger, fresco vincitore del Giro di Svizzera. Nella dodicesima tappa, anche in seguito alla squalifica per positività al CERA di Riccardo Riccò che lo precedeva in entrambe le classifiche, entra nella top ten della classifica generale della corsa e diventa leader nella classifica dei giovani, indossando quindi la maglia bianca, distintivo che perderà per soli 6" il 22 luglio a vantaggio del lussemburghese Andy Schleck. Il giorno successivo, all'Alpe d'Huez, arriva 41º a 17'21" dal vincitore Sastre, scivolando in classifica al ventesimo posto a 25'39" dalla maglia gialla. Scavalcato anche da Roman Kreuziger, giunge terzo nella graduatoria dei giovani. Durante la Grande Boucle viene annunciato come sesto uomo della spedizione olimpica in sostituzione di Riccardo Riccò: nella gara in linea si ritira, mentre nella cronometro olimpica conclude quindicesimo, miglior italiano, a 3'25" dal vincitore Fabian Cancellara.
Nel 2009 partecipa al Critérium du Dauphiné Libéré, concludendo in settima posizione, e vince in solitaria il Giro dell'Appennino. Prosegue la stagione al Tour de France, giungendo settimo dopo aver evidenziato buone qualità di scalatore. Dopo una breve sosta torna alle corse in agosto, mese in cui si aggiudica il Gran Premio Città di Camaiore con una decina di secondi sul gruppo degli inseguitori. Il 23 agosto, durante una tappa dell'Eneco Tour in cui era in fuga, è vittima di una caduta in cui rimedia una frattura scomposta della clavicola. L'infortunio gli impedisce di partecipare al campionati del mondo di Mendrisio e lo costringe a chiudere anticipatamente la stagione.
2010: la vittoria alla Vuelta e il terzo posto al Giro
Ristabilitosi dall'infortunio di fine 2009, inizia il 2010 con la partecipazione al Tour de San Luis, dove si aggiudica la vittoria nella quarta tappa, una cronometro individuale, e la vittoria finale della corsa. A causa della defezione di Franco Pellizotti, fermato per valori ematici sospetti, viene chiamato all'ultimo momento a sostituirlo al Giro d'Italia, dove esordisce con un undicesimo posto nella cronometro d'apertura. Nella quarta tappa, la cronosquadre di Cuneo, la vittoria dalla sua Liquigas-Doimo gli consente di recuperare i 5" di ritardo da Aleksandr Vinokurov e di vestire la maglia rosa di leader della corsa. La mantiene per tre giorni, perdendola, a seguito di una caduta durante la tappa degli sterrati, a favore dello stesso Vinokurov.
Conquista quindi la vittoria nella 14ª frazione, la Ferrara-Asolo: primo in vetta al Monte Grappa, salita situata a 25 chilometri dall'arrivo, stacca i tre compagni di fuga (Evans, Scarponi e Basso) in discesa e si invola vittorioso al traguardo; in questo modo riesce anche a risalire all'ottavo posto in classifica generale. Dopo la successiva cronoscalata di Plan de Corones risale fino al sesto posto della generale, mentre con la terzultima tappa (Brescia-Aprica), in cui al traguardo è terzo, battuto da Scarponi e Basso (coppia con cui aveva attaccato sul Mortirolo), risale in terza posizione generale con un ritardo di 2'30" da Ivan Basso. Nella penultima frazione, la Bormio-Ponte di Legno, perde 18" da Scarponi, suo rivale per il terzo posto, mantenendo comunque un margine di appena 1" sul marchigiano, margine che consolida nell'ultima tappa, la cronometro di Verona, potendo così salire sul terzo gradino del podio finale del Giro d'Italia 2010.
Dopo il Giro partecipa al Giro di Slovenia: giunge primo nella terza tappa, da Bled a Krvavec, e ottiene la testa nella classifica generale, confermandola l'indomani e aggiudicandosi la vittoria della corsa. Dopo aver rinunciato al Tour de France, in agosto, in preparazione alla Vuelta a España, corre e vince il Trofeo Melinda, in Trentino. Prende quindi il via alla Vuelta, con ambizioni di classifica. Fin dalle prime tappe lotta per il vertice della classifica, avvicinandosi alla maglia rossa di leader della generale in diverse occasioni. Nell'undicesima frazione perde circa venti secondi dal vincitore e nuovo capoclassifica Igor Antón; tre giorni dopo si piazza secondo alle spalle di Joaquim Rodríguez e, complici la caduta e il ritiro di Antón, conquista per la prima volta la maglia rossa, anche se con soli 4" su Rodríguez.
Perde la maglia nella sedicesima tappa, con l'arrivo in salita a Cotobello, a favore di Rodríguez, che va ad acquisire un vantaggio di 34", ma già l'indomani, nella cronometro individuale di Peñafiel, riesce, nonostante una foratura, a riguadagnare il simbolo del primato con un vantaggio di 39" su Ezequiel Mosquera e di 1'58" sul vincitore di tappa Peter Velits, mentre Rodríguez scende a quasi quattro minuti. Nella penultima tappa, quella decisiva con arrivo sulla Bola del Mundo, si piazza subito alle spalle del rivale Mosquera, vincitore di giornata, mantenendo così il primo posto nella generale. L'indomani a Madrid Nibali può festeggiare, quinto italiano ad essersi aggiudicato la corsa spagnola e primo a riuscirvi dopo 20 anni di digiuno. Oltre alla maglia rossa Nibali fa sua anche la maglia bianca della classifica combinata (è anche terzo nella classifica a punti e quinto in quella di montagna). Chiude la stagione con il quinto posto al Giro di Lombardia.
2011: il secondo posto al Giro d'Italia
Dopo un ritiro di due settimane con la squadra a Tenerife, Nibali fa il suo debutto per la stagione 2011 il 22 febbraio, in occasione del via del Giro di Sardegna. In marzo partecipa alla Tirreno-Adriatico concludendo la corsa al quinto posto; pochi giorni dopo, alla Milano-Sanremo, giunge al traguardo all'ottavo posto, nel gruppo di testa. La preparazione in vista del Giro d'Italia si conclude in aprile al Giro del Trentino, ove è ventiquattresimo, e alla Liegi-Bastogne-Liegi, nella quale si classifica ottavo. A maggio prende il via della "Corsa Rosa" da capitano della Liquigas-Cannondale, e tra i favoriti per il successo. Durante le tre settimane di gara, nonostante il terzo posto di tappa sul monte Zoncolan e il secondo a Nevegal, non riesce a contrastare il dominio di Alberto Contador: chiude la corsa sul terzo gradino del podio di Milano, a quasi sette minuti dallo spagnolo e superato in classifica anche da Michele Scarponi. In seguito alla squalifica per doping di Contador il messinese guadagna tuttavia il secondo posto finale alle spalle di ScarponiIn seguito alla squalifica di Contador per doping, in base alla sentenza del Tribunale Arbitrale dello Sport, allo spagnolo sono stati annullati tutti i risultati ottenuti dal 25 gennaio 2011. Si veda , . La vittoria del Giro d'Italia 2011 è assegnata all'italiano Michele Scarponi, secondo nella classifica generale, mentre Nibali, inizialmente terzo, passa al secondo posto. e il successo nella sedicesima tappa, la cronometro di Nevegal. Ottiene così il terzo piazzamento sul podio consecutivo negli ultimi tre grandi Giri cui ha partecipato.