Basso übernahm beim Giro d’Italia 2005 auf der ersten schweren Bergetappe das Rosa Trikot des Führenden. Auf Grund einer Magenverstimmung verlor er zwei Tage später bei einer weiteren Bergetappe jedoch über 40Minuten und damit die Gesamtführung. Nachdem er sich erholt hatte, gewann er die 17. und 18.Etappe – eine Bergetappe und ein Zeitfahren.[1] Bei der anschließenden Tour de France konnte er das Ergebnis des Vorjahres übertreffen und belegte am Ende den zweiten Platz hinter dem 2012 nachträglich wegen Doping disqualifizierten Lance Armstrong. Der erste Platz wurde nicht neu besetzt, so dass Basso weiterhin Zweiter der Gesamtwertung blieb.
Im Jahr 2006 gewann Basso zum ersten Mal den Giro d’Italia. Er eroberte auf der ersten Bergankunft der 8.Etappe das Rosa Trikot und baute den Vorsprung als Zweiter des Einzelzeitfahrens der 11.Etappe weiter aus. Er dominierte auch die schweren Alpenetappen, von denen er zwei gewann. In der Gesamtwertung hatte er am Ende 9:18Minuten Vorsprung auf den Gesamtzweiten José Enrique Gutiérrez.
Nachdem kurz vor der Tour de France 2006 im Rahmen der Ermittlungen im Dopingskandal Fuentes eine Liste von 58 verdächtigen Fahrern bekannt wurde,[2] wurden alle genannten Fahrer, darunter Basso, nach einer Abrede der Teammanager vom Start ausgeschlossen.[3] Basso, der jede Verwicklung in den Skandal leugnete, wurde von seinem Team CSCsuspendiert.[4]
Im Oktober 2006 gab das Nationale Olympische Komitee Italiens (CONI) bekannt, dass kein Dopingverfahren gegen Basso eröffnet werde. Kurz darauf stellte auch der italienische Radsportverband seine Ermittlungen ein.[5]
Im April 2007 wurden neue Vorwürfe gegen Basso bekannt, welche den bis dahin geleugneten Kontakt zu Fuentes bestätigten.[6] Am 24.April 2007 wurde Ivan Basso durch das Team Discovery suspendiert, nachdem neue Anschuldigungen im Zusammenhang mit der Dopingaffäre Fuentes bekannt wurden.[7]
Im Mai gab Basso zu, mit dem Sportmediziner Fuentes zusammengearbeitet zu haben. Er willigte ein, bei der Aufklärung des Dopingskandals zu helfen. Er bestritt dagegen auf einer Pressekonferenz, jemals gedopt zu haben. Er habe solche Manipulationen nur vorgehabt, nicht aber ausgeführt.[8] Am 15.Juni 2007 sperrte ihn der italienische Radsportverband FCI für zwei Jahre.[9]
Nach Ablauf seiner Sperre schloss sich Basso 2008 dem Liquigas-Team an und gab am 26.Oktober 2008 sein Comeback beim Japan Cup.[10] 2009 bestritt er den ersten Giro d’Italia seit seiner Sperre, den er als Gesamtvierter beendete.
Beim Giro d’Italia 2010 wiederholte er seinen Gesamtsieg von 2006. Er gewann die Bergankunft der 15.Etappe auf dem Monte Zoncolan und übernahm auf der 19.Etappe das Maglia Rosa vom Spanier David Arroyo, der mit 1:51Minuten Rückstand Gesamtzweiter vor Bassos Teamkollege Vincenzo Nibali wurde, der die Rundfahrt mit 2:37Minuten Rückstand beendete.
Basso wurde Siebter der Tour de France 2011 und Fünfter des Giro d’Italia 2012, konnte aber danach nicht mehr an die Erfolge der Vorjahre anknüpfen. Zur Saison 2015 wechselte er zum Team Tinkoff-Saxo, bei dem er als HelferAlberto Contador unterstützen sollte.[11] Er nahm bis zur 9.Etappe an der Tour de France 2015 teil. Anschließend musste er die Tour verlassen, weil nach einem kleinen Unfall bei ihm im Krankenhaus ein Krebsgeschwür an den Hoden festgestellt worden war.[12]
Nach seiner Genesung begann Basso zwar wieder mit dem Training, erklärte aber anlässlich der Präsentation des Giro d’Italia 2016 im Oktober 2015 seinen Rücktritt: „Jeder Sportler weiß, dass das Licht in seiner Karriere nicht immer hell scheint. […] Es ist das Zeichen eines weisen Sportlers zu wissen, wann der Moment gekommen ist, es auszuschalten.“ Geplant war, dass Basso in das Management von Tinkoff-Saxo wechselt.[13]