11 września 1956 w Moskwie pobił rekord świata w biegu na 10 000 metrów (28:30,4), który przetrwał do 1960. Podczas igrzysk olimpijskich w 1956 w Melbourne zdecydowanie wygrał zarówno bieg na 5000 metrów (przed Brytyjczykami Gordonem Pirie i Derekiem Ibbotsonem), jak i na 10 000 metrów (przed Węgrem Józsefem Kovácsem i Australijczykiem Allanem Lawrence’em), powtarzając tym samym wyczyn Zátopka z poprzednich igrzysk.

13 października 1957 w Rzymie poprawił rekord świata w biegu na 5000 metrów osiągając czas 13:35,0. Rekord ten przetrwał on aż do 1965, kiedy to poprawił go Ron Clarke. Wkrótce potem, w 1959, zakończył karierę zawodniczą z powodów zdrowotnych.

Był mistrzem Związku Radzieckiego w biegu na 5000 metrów w latach 1953–1957, w biegu na 10 000 metrów w latach 1953–1956 oraz w biegu przełajowym na 8 kilometrów w 1957, a także wicemistrzem w biegu na 10 000 metrów w 1957.

Po zakończeniu kariery pracował jako trener, przez co później zaczął zmagać się z otyłością i nadużywaniem alkoholu. Zmarł w wieku 48 lat po zażyciu znacznej liczby środków nasennych i popiciu ich alkoholem.

Został pochowany na Cmentarzu Przemienienia Pańskiego w Moskwie.