W zawodach Pucharu Świata zadebiutował 16 marca 2013 roku w Oslo, zajmując 43. miejsce na dystansie 50 km stylem dowolnym. Pierwsze pucharowe punkty wywalczył 6 grudnia 2014 roku w Lillehammer, gdzie zajął 23. miejsce w biegu na 10 km stylem dowolnym. Na podium zawodów tego cyklu pierwszy raz stanął 6 stycznia 2017 w Toblach, kończąc bieg na 10 km stylem dowolnym na trzeciej pozycji. Wyprzedzili go jedynie Rosjanin Siergiej Ustiugow i Francuz Maurice Manificat. W sezonach 2018/2019, 2019/2020 i 2022/2023 zajmował czwarte miejsce w klasyfikacji generalnej. Ponadto w sezonie 2024/2025 zwyciężył w klasyfikacji dystansów, a w sezonie 2020/2021 był w niej trzeci. Zajął też drugie miejsce w 2022/2023.
Wystartował na igrzyskach olimpijskich w Pjongczangu w 2018, zdobywając trzy medale. Najpierw zwyciężył w biegu łączonym, wyprzedzając rodaków: Martina Johnsruda Sundby'ego i Hansa Christera Holunda. Parę dni później zajął drugie miejsce w biegu na 15 km stylem dowolnym, rozdzielając Dario Colognę ze Szwajcarii i Rosjanina Dienisa Spicowa. Ponadto Norwegowie w składzie: Didrik Tønseth, Martin Johnsrud Sundby, Simen Hegstad Krüger i Johannes Høsflot Klæbo zwyciężyli w sztafecie. Podczas igrzysk w Pekinie w 2022 roku wystąpił tylko w jednej konkurencji - w biegu na 50 km stylem dowolnym zajął trzecie miejsce.