En els seus primers anys com a ciclista d'elit, Cavendish va guanyar l'or en el Madison en els Campionats del Món de Ciclisme en pista de la UCI de 2005 i 2008 per Gran Bretanya, amb Rob Hayles i Bradley Wiggins respectivament, i en la cursa de rascar en els Jocs de la Commonwealth de 2006 per l'illa de Man. Després de no guanyar una medalla als Jocs Olímpics d'estiu de 2008, no va tornar a competir en pista fins al 2015, guanyant posteriorment el seu tercer Campionat del Món de Ciclisme en pista de la UCI.
títol amb Wiggins en el Madison el 2016, i una medalla d'argent individual en l'Omnium als Jocs Olímpics d'estiu de 2016.