2002 : première année professionnelle chez US Postal

Demol, devenu entretemps directeur sportif chez US Postal Service, attire Boonen dans l'équipe américaine et lui fait signer son premier contrat professionnel en 2002^[6]. Il perce dès sa première année chez les professionnels : il obtient plusieurs places d'honneur sur les semi-classiques belges, et surtout, se classe troisième de Paris-Roubaix. Il devient alors un espoir pour la Belgique, qui voit en lui un futur grand champion. La même année, il remporte sa première victoire professionnelle, au sprint, sur la 2^e étape de l'Uniqa Classic.

2003 : arrivée chez Quick Step-Davitamon

Il est recruté dès l'année suivante par Quick Step-Davitamon, cassant son contrat avec US Postal Service. Cette première saison dans l'équipe belge n'est pas aussi bonne qu'espéré. Boonen termine cinquième du Het Volk et troisième de Gand-Wevelgem, mais n'est que 24^e de Paris-Roubaix. Il remporte sa deuxième victoire, sur une étape du Tour de Belgique, et participe au Tour d'Espagne, où il manque de peu la victoire au sprint face à Erik Zabel sur la 11^e étape.

2004 : première victoire à Gand-Wevelgem

Boonen prépare la saison des classiques pavées au Qatar, où il termine deuxième du Grand Prix de Doha et troisième du Tour du Qatar, dont il remporte une étape, puis en Espagne, où il remporte une étape de la Ruta del Sol. Cette campagne de classiques est un succès. Il remporte successivement le Grand Prix E3, Gand-Wevelgem et le Grand Prix de l'Escaut. Mais il n'est pas encore au niveau sur les plus grandes classiques, terminant neuvième de Paris-Roubaix.

Préparant sa première participation au Tour de France, Boonen accumule les victoires au sprint. En mai et juin, il remporte sept nouvelles victoires d'étape, et le classement final du Tour de Picardie. Il se présente au départ du Tour parmi les favoris pour les arrivées groupées. Après un début de Tour difficile, il confirme en remportant, la 6^eétape, sa première étape dans un grand tour, à Angers, puis la prestigieuse dernière étape du Tour sur les Champs-Élysées. Il n'est cependant pas assez régulier pour lutter pour le maillot vert.

En fin de saison, Boonen remporte quatre nouvelles victoires, dont le Mémorial Rik Van Steenbergen, portant son total de victoires à 19. Il termine l'année 10^e au classement UCI et remporte plusieurs distinctions, dont le Vélo de cristal, le Trophée Flandrien et le Sprint d'or.

2005 : triplé Tour des Flandres-Paris-Roubaix-Mondiaux

Tom Boonen avec le maillot de champion du monde.

En 2005, Boonen est très attendu, après sa très belle saison 2004. Il confirme, et effectue sa meilleure saison.

Comme l'année précédente, il se prépare au Qatar, où il obtient deux étapes. Il termine deuxième du Het Volk en remportant le sprint du peloton derrière Nick Nuyens, et remporte au sprint deux étapes de Paris-Nice. Il compte ainsi parmi les favoris du sprint final de Milan-San Remo, mais ne termine que huitième. Vainqueur pour la deuxième fois du Grand Prix E3, il prend le départ du Tour des Flandres en grand favori. Boonen remporte le Tour des Flandres en solitaire en attaquant ses adversaires alors qu'il est le favori du sprint, puis réalise le rare doublé Tour des Flandres/Paris-Roubaix.

Au cours de sa préparation du Tour de France, il remporte une nouvelle étape du Tour de Picardie, puis le Tour de Belgique. Sur le Tour de France, il remporte coup sur coup la 2^e et la 3^e étape, et porte 10 jours le maillot vert avant d'abandonner dans les Alpes. Il participe également sans succès au tour d'Espagne, mais remporte une nouvelle grande victoire en devenant champion du monde à Madrid le 25 septembre. Boonen termine la saison à la deuxième place de l'UCI ProTour, derrière Danilo Di Luca, et est élu Vélo d'or mondial et Sportif belge de l'année. Fort de 14 victoires, il remporte à nouveau le Vélo de cristal, le Trophée Flandrien et le Sprint d'or.

2006 : deuxième succès au Tour des Flandres

En 2006, Boonen reproduit la préparation des classiques qui lui a réussi les années précédentes. Il remporte le Grand Prix de Doha et le Tour du Qatar, une nouvelle étape de la Ruta del Sol et trois étapes de Paris-Nice. Décevant sur le Het Volk, il termine le lendemain troisième de Kuurne-Bruxelles-Kuurne. Il échoue pour la deuxième fois sur Milan-San Remo, qu'il termine à la quatrième place, mais remporte pour la troisième fois le Grand Prix E3. À la veille du Tour des Flandres, il apparaît plus dominateur que jamais sur les courses pavées. Il remporte haut la main le Tour des Flandres, réalisant le premier doublé depuis 1973 en battant au sprint son compatriote Leif Hoste. Mais il échoue dans Paris-Roubaix, franchissant la ligne d'arrivée en 5^e position, loin du vainqueur Fabian Cancellara. Il est cependant promu 2^e à la suite du déclassement de Leif Hoste, Peter Van Petegem et Vladimir Gusev. Il remporte néanmoins pour la deuxième fois le Grand Prix de l'Escaut.

Sa préparation pour le Tour de France est marquée par 4 nouvelles victoires, dont Veenendaal-Veenendaal et une étape du Tour de Suisse, et une troisième place au Championnat de Belgique, où il est battu au sprint par Niko Eeckhout. Favori des sprints du Tour, il ne remporte pas d'étape, mais profite de sa bonne performance sur le prologue pour endosser le maillot jaune à l'issue de la 3^e étape. Il le cède à Serhiy Honchar à la suite de la 7^e étape contre la montre à Rennes, puis est contraint à l'abandon pour des problèmes respiratoires durant l'étape menant à l'Alpe d'Huez.

En fin de saison, il remporte 4 nouvelles victoires, dont trois étapes de l'Eneco Tour, termine deuxième de Paris-Bruxelles, derrière Robbie McEwen, mais perd son titre de champion du monde au profit de l'italien Paolo Bettini. Il termine la saison à la septième place du ProTour, et remporte pour la troisième fois consécutive le Vélo de cristal et le Sprint d'or.

2007 : maillot vert du Tour de France

Tom Boonen après le contre-la-montre d'Angoulême lors du Tour de France 2007.

2007 commence, comme les autres années, sur les chapeaux de roues pour Boonen. Il termine deuxième du Tour du Qatar derrière son coéquipier Wilfried Cretskens en ayant remporté cinq étapes sur six. Il remporte une nouvelle étape de la Ruta del Sol et s'illustre sur le week-end d'ouverture belge en terminant troisième du Het Volk, puis en remportant le lendemain pour la première fois Kuurne-Bruxelles-Kuurne. Il participe sans succès à Paris-Nice, puis échoue une nouvelle fois dans sa quête d'une victoire sur Milan-San Remo où il termine troisième, devancé par Óscar Freire et Allan Davis.

Sa préparation des classiques est conforme aux années précédentes. Il remporte À travers les Flandres, puis, pour la quatrième fois consécutive, le Grand Prix E3, rejoignant au palmarès Rik Van Looy. Cependant, la campagne de classiques n'est pas à la hauteur des espérances de Boonen, qui échoue à la douzième place sur le Tour des Flandres, puis à la sixième sur Paris-Roubaix.

Vainqueur d'une étape du Tour de Belgique, mais battu sur le Championnat de Belgique par Stijn Devolder, Boonen n'est plus aussi dominateur au départ du Tour de France. Souvent placé, il s'empare du maillot vert dès la 2^e étape, mais doit attendre la 6^e étape pour triompher, à Bourg-en-Bresse. Il remporte une nouvelle étape, la 12^e à Castres, et conserve le maillot vert jusqu'à Paris, s'adjugeant le classement par points.

La suite de la saison est difficile pour Boonen qui y met fin en abandonnant dans la Vuelta. Malgré 11 victoires, c'est sa plus mauvaise saison depuis 2003.

2008 : deuxième victoire à Paris-Roubaix

Boonen lors de Paris-Roubaix 2008

En 2008, Boonen remporte pour la deuxième fois le Tour du Qatar, dont il gagne aussi quatre étapes. Changeant de préparation, il choisit le Tour de Californie et février, où il remporte une étape, à nouveau le week-end d'ouverture, où il termine quatrième de Kuurne-Bruxelles-Kuurne, et Tirreno-Adriatico en mars. Peu à l'aise sur cette dernière course, il échoue une nouvelle fois sur Milan-San Remo, où il ne termine que 28^e d'une course qui échappe aux sprinteurs. Plus inquiétant, il laisse échapper "son" Grand Prix E3, remporté par Kurt Asle Arvesen, puis le Tour des Flandres, où il doit jouer le jeu d'équipe au profit de son coéquipier Stijn Devolder. Boonen se présente donc affaibli au départ de Paris-Roubaix, mais prouve qu'il est un grand champion en s'imposant pour la deuxième fois, au sprint face à Fabian Cancellara et Alessandro Ballan. Il termine dans la foulée deuxième du Grand Prix de l'Escaut derrière Mark Cavendish.

Le 10 juin 2008, la presse belge annonce que Tom Boonen a fait l'objet d'un contrôle antidopage positif. Selon le journal Le Soir, il aurait été contrôlé positif à la cocaïne le 25 mai 2008 lors d'un contrôle hors compétition, deux jours avant le début du Tour de Belgique^[7] Le contrôle étant effectué hors compétition, Boonen n'est pas passible de sanctions sportives, mais le cas échéant de sanctions pénales^[8]. Dans une conférence de presse organisée le même jour, il reconnaît implicitement les faits^[9], et la direction du Tour lui refuse la participation au Tour de France 2008^[10] malgré l'insistance de son équipe^[11].

Boonen se concentre alors sur la préparation du Tour d'Espagne, remportant 6 victoires, dont deux étapes de l'Eneco Tour. Il remporte enfin deux étapes de la Vuelta, et abandonne pour se préparer aux Championnats du monde, qu'il ne termine que 38^e. En fin de saison, il remporte une étape du Circuit franco-belge, et termine deuxième du Prix national de clôture, mettant fin à une saison marquée par une victoire sur Paris-Roubaix, mais aussi de nombreuses déceptions, et un contrôle positif.

2009 : troisième victoire à Paris-Roubaix

Tom Boonen à l'arrivée du Paris-Roubaix 2009

Boonen commence 2009 par le rituel qatari : il remporte pour la troisième fois le Tour du Qatar. Après avoir pris part au Tour de Californie, il échoue à nouveau sur le Circuit Het Volk, mais remporte pour la deuxième fois Kuurne-Bruxelles-Kuurne. Décevant, comme l'année précédente, sur Tirreno-Adriatico, Boonen échoue pour la cinquième fois sur Milan-San Remo, où il termine 15^e malgré le travail de son équipier Sylvain Chavanel. Il prépare brillamment les classiques pavées en terminant troisième d'À travers les Flandres, favorisant la victoire de son coéquipier Kevin Van Impe, puis deuxième du Grand Prix E3, battu par Filippo Pozzato. Il s'affirme ainsi à nouveau comme un des grands favoris du Tour des Flandres^[12], mais c'est son coéquipier Stijn Devolder qui s'impose. Boonen parvient ensuite à remporter Paris-Roubaix pour la troisième fois, cette fois-ci en solitaire.

Tom Boonen est de nouveau contrôlé positif à la cocaïne à la fin du mois d'avril. Il est suspendu par son équipe, Quick Step^[13], jusqu'au 2 juin 2009. Cependant, ce contrôle s'étant, une nouvelle fois, déroulé hors compétition, aucune sanction ne peut être prise par la Royale ligue vélocipédique belge ni par l'Union cycliste internationale. Les seules poursuites possibles auraient pu être judiciaires. Il avoue aussi qu'il se trouve dans un état psychologique dépressif et qu'il fait face à des problèmes avec l'alcool. Il est également révélé qu'il avait été contrôlé positif à la cocaïne une première fois hors compétition en novembre 2007. Il s'agit donc son troisième test positif en moins de deux ans^[14].

En juin, Tom Boonen devient champion de Belgique sur route. À la suite de son contrôle positif à la cocaïne, Boonen est un temps interdit de participer au Tour de France. À la veille du départ du Tour de France, la Chambre arbitrale du sport du comité national olympique et sportif français (CNOSF) a autorisé Tom Boonen à prendre le départ de la « Grande Boucle ». Lors de ce Tour, Boonen n'obtient pas de bon résultat et finit par se retirer, malade, au matin de la 15^e étape^[15]. Il termine sa saison par le Paris-Tours où il est battu au sprint par Philippe Gilbert.

2010 : l'échec dans les classiques

Après avoir remporté deux étapes du Tour du Qatar, une étape du Tour d'Oman et une de Tirreno-Adriatico, il se fait battre par Óscar Freire à Milan-San Remo. De même, il ne parvient pas à contenir Fabian Cancellara sur ses terres, ni au Grand Prix E3 ni au Tour des Flandres (il termine deuxième de ces courses) ni à Paris-Roubaix. Initialement sélectionné pour le Tour de France^[16], il doit cependant renoncer à y participer, étant atteint d'une tendinite au genou gauche nécessitant du repos avant une rééducation après une lourde chute au Tour de Suisse^[17]. Il doit également déclarer forfait pour le championnat de Belgique sur route^[17], épreuve dont il est le tenant du titre. Malgré son retour à l'entraînement début août, il ne participe pas au Tour d'Espagne et au championnat du monde^[18]. Il termine dix-neuvième du classement mondial UCI^[19].

2011 : deuxième victoire à Gand-Wevelgem

Au début de la saison, Tom Boonen remporte la première étape du Tour du Qatar. À la fin du mois de mars, il remporte pour la deuxième fois Gand-Wevelgem. Il termine ensuite quatrième du Tour des Flandres. Lors de Paris-Roubaix, il abandonne à environ 50 km de l'arrivée, après un ennui mécanique dans la trouée de Wallers-Arenberg et deux chutes. Le co-leader de l'équipe Quick Step sur cette classique, Sylvain Chavanel, subit une crevaison puis une lourde chute qui prive l'équipe de tout espoir de victoire. Le 22 juin, Tom Boonen prolonge son contrat de deux ans dans l'équipe Quick Step^[20]. Il participe au Tour de France. Il y est victime d'une chute durant la 5^e étape, dont les conséquences le contraignent à abandonner deux jours plus tard. Il participe ensuite au Tour d'Espagne, au cours duquel une fracture du scaphoïde de la main gauche le contraint à abandonner^[21].

2012 : quadruplé Gand-Wevelgem - Grand Prix E3 - Tour des Flandres - Paris Roubaix

Tom Boonen triomphant sa quatrième victoire à l'arrivée du Paris-Roubaix 2012

Tom Boonen commence la saison en remportant la dernière étape du Tour de San Luis. Par la suite, il gagne pour la quatrième fois le Tour du Qatar, grâce à deux victoires d'étapes. Boonen commence les classiques flandriennes par le Circuit Het Nieuwsblad où il est dominé au sprint par Sep Vanmarcke, ce qui est pour lui une déception dans une course qu'il n'a jamais gagné dans sa carrière^[22]. Il remporte ensuite la deuxième étape de Paris-Nice, la centième victoire de sa carrière sur une course répertoriée par l'UCI^[23],[24]. De retour sur les courses flandriennes, il remporte pour la cinquième fois le Grand Prix E3 - et devient ainsi le détenteur du record de victoires sur cette course devant les quatre victoires de Rik Van Looy dans les années 1960^[22] - avant de s'imposer, deux jours plus tard, au sprint massif sur les routes de Gand-Wevelgem pour la troisième fois de sa carrière en devançant Peter Sagan et Matti Breschel. Il remporte ensuite le Tour des Flandres pour la troisième fois en battant Filippo Pozzato et Alessandro Ballan au sprint, réalisant ainsi après l'E3 et Gand-Wevelgem un triplé inédit. Après une longue échappée en solitaire de 54 kilomètres, il remporte par la suite son quatrième Paris-Roubaix en devançant d'une minute et 39 secondes un groupe de cinq coureurs^[25]. Il égale ainsi le record de Roger De Vlaeminck. Il devient ainsi le seul coureur à avoir réalisé deux fois le doublé Tour des Flandres - Paris-Roubaix et également le second après Rik Van Looy (en 1962) à réaliser le triplé flandrien. Le 24 juin 2012, Tom Boonen remporte pour la seconde fois de sa carrière le titre de champion de Belgique. Le 1^er septembre 2012, il gagne le général de la World Ports Classic en devançant André Greipel tout en remportant la 1^re étape. Après une semaine, il inscrit son nom au palmarès d'une des plus vieilles courses cycliste, Paris-Bruxelles, en terminant premier du sprint massif devant Mark Renshaw et Óscar Freire.

Le trophée gagné par Tom Boonen à Grand Prix E3 2012 (collection KOERS. Musée de la Course Cycliste)

Le 16 septembre, il remporte le nouveau championnat du monde du contre-la-montre par équipes de marque avec ses coéquipiers de l'équipe Omega Pharma-Quick Step Sylvain Chavanel, Tony Martin, Niki Terpstra, Kristof Vandewalle et Peter Velits, à une moyenne horaire de 50,534 km/h. Il dispute ensuite la course en ligne de ces championnats, en tant que co-leader de l'équipe de Belgique avec Philippe Gilbert^[26],[27]. Celui-ci s'impose en attaquant seul dans la dernière ascension du Cauberg. Boonen prend la douzième place. En fin d'année, il est élu Flandrien 2012, prix récompensant le meilleur cycliste belge de l'année et délivré par le journal Het Nieuwsblad^[28]. Il est également troisième de l'UCI World Tour^[29]. Le 21 novembre, il décroche pour la quatrième fois le trophée le Vélo de cristal (après 2004, 2005, 2006) qui récompense le meilleur coureur cycliste belge de l'année.

2013 : une saison noire

Au mois de janvier, Boonen chute durant un entraînement de pré-saison et se blesse au coude gauche. Sa plaie s'étant infectée, il est opéré à cette articulation et est ainsi forfait pour le Tour du Qatar, dont il est le tenant du titre^[30],[31]. Entamant sa saison au Tour d'Oman, il déclare à cette occasion avoir frôlé l'amputation de ce bras^[32]. Lors des classiques, Boonen abandonne lors de Milan-San Remo^[33]. Septième du GP E3, il chute et abandonne lors de Gand-Wevelgem^[33]. Une semaine après, le 31 mars, Boonen chute à nouveau au début du Tour des Flandres et doit quitter la course^[33]. Ayant des douleurs sur tout l'hémicorps gauche ainsi qu'une côte fracturée, il n'est pas capable de défendre son titre sur Paris-Roubaix^[33],[34]. Après quelques jours de compétition, Boonen se classe deuxième au sprint derrière André Greipel lors du Tour de Belgique. Le jour suivant il finit troisième, puis est huitième du contre-la-montre de Beveren. Le 21 juillet, il gagne sa première course officielle (en dehors des kermesses) en gagnant devant l'Américain Tyler Farrar à la deuxième étape du Tour de Wallonie.

2014

Au début de la saison, Boonen remporte deux étapes du Tour du Qatar où il finit deuxième du classement général derrière son coéquipier Niki Terpstra. À la suite d'un échec au Circuit Het Nieuwsblad, il remporte Kuurne-Bruxelles-Kuurne le lendemain. Patrick Lefevere trouve que son début de saison est prometteur et dit : « j'aime bien le Boonen de 2014 il me fait penser à celui de 2012 ».

À la suite d'un drame familial, il doit déclarer forfait pour Milan-San Remo et toute sa préparation pour les classiques flandriennes est perturbée. Durant le sprint de Gand-Wevelgem, il se fait bloquer mais il arrive quand même à finir 5^e. Au Tour des Flandres, il finit septième. Lors du Paris-Roubaix, il est parmi les plus actifs. Il part à 60 km de l'arrivée pour rejoindre un groupe d'échappés. Un regroupement s'effectue. Le groupe de tête marque Boonen. Il permet donc à son coéquipier Niki Terpstra de partir pour gagner en solitaire. Boonen ne participe pas au sprint et finit 10^e.

Au Tour de Belgique, en mai, il gagne les deux premières étapes. Le mois suivant, il prend la troisième place du championnat de Belgique. Durant l'été, il dispute le Tour d'Espagne, où il est notamment deuxième de la douzième étape, à Logroño, battu au sprint par John Degenkolb.

Aux championnats du monde, à Ponferrada, il perd avec ses coéquipiers le titre de champion du monde du contre-la-montre par équipes et prend la médaille de bronze derrière les équipes BMC et Orica-GreenEDGE. Il est sélectionné en équipe nationale pour la course en ligne de ces championnats^[35]. Il en prend la 49^e place.

2015

Podium de l'édition 2015 du Grand Prix de Fourmies : Tom Boonen (2^e), Fabio Felline (1^er) et Nacer Bouhanni (3^e).

Troisième du Circuit Het Nieuwsblad et auteur de six autres tops 10 en début de saison, Boonen chute ensuite au cours de la première étape de Paris-Nice. Atteint d'une luxation acromio-claviculaire gauche et d'une fracture du coude gauche et devant subir une intervention chirurgicale, cette blessure l'empêche de pouvoir être présent dans les classiques flandriennes^[36],[37]. Il reprend la compétition fin avril lors du Tour de Turquie, puis participe à son premier Tour d'Italie^[38].

Boonen est sélectionné pour la course en ligne des championnats du monde de Richmond. Il y est un des trois chefs de file belges avec Philippe Gilbert et Greg Van Avermaet^[39]. Boonen est 35^e de cette course.

En octobre, Boonen chute au cours de la deuxième étape du Tour d'Abou Dabi. Il est atteint d'une fracture de l'os temporal gauche^[40]. Cette blessure entraîne des séquelles permanentes sur son audition^[41].

2016

Après un début de saison compliqué, Tom Boonen termine deuxième de Paris-Roubaix derrière l'Australien Mathew Hayman. Par la suite, il signe un contrat avec son équipe jusqu'au début de l'année 2017. Il remporte une étape du Tour de Wallonie et la RideLondon-Surrey Classic ainsi que la Brussels Cycling Classic, montrant que son sprint est toujours là, et qu'il pourrait être un outsider au championnat du monde à Doha. Sur un parcours venteux et à la suite d'une course animée par l'équipe belge, Boonen se classe troisième derrière Peter Sagan et Mark Cavendish.

2017 : Dernière saison

Tom Boonen annonce qu'il prendra sa retraite après une dernière participation à Paris-Roubaix où il tentera de remporter une 5^e victoire. Il remporte une étape au Tour de San Juan et se classe dans le top 10 de Gand-Wevelgem et au Grand Prix E3. Il termine finalement 13^e de Paris-Roubaix et met un terme à sa carrière^[42].