Theo Bos werd geboren op 22 augustus in Hierden en is de enige Nederlandse wielrenner die vijf keer wereldkampioen is geworden op drie verschillende onderdelen.

Zijn grote doorbraak bij de professionals kwam in 2004. Dat jaar werd hij wereldkampioen sprint bij de senioren en won hij brons op de 1km tijdrit. Hij was de eerste Nederlandse wereldkampioen sprint sinds Leijn Loevesijn in 1971. Later dat jaar deed hij mee aan de Olympische Spelen, waar hij op de sprint een zilveren medaille won. Met zijn oudere broer Jan en Teun Mulder werd hij zesde op de teamsprint. Dat jaar werd hij onderscheiden met de eerste Gerrie Knetemann Bokaal voor de meest talentvolle wielrenner onder de 23 jaar.

In 2005 werd Bos wereldkampioen op de 1000 meter tijdrit en won hij zilver op de teamsprint samen met Teun Mulder en Tim Veldt. Een jaar later werd hij in Bordeaux wereldkampioen keirin en wist hij zijn wereldtitel op het "Koningsnummer", de sprint, te heroveren. Ook in 2007 wist hij zijn wereldtitel sprint te behouden. Op de keirin werd hij tweede.

Op 16 december 2006 verbeterde Bos tijdens een wereldbekerwedstrijd in Moskou het prestigieuze wereldrecord 200 meter met vliegende start. Hij legde de afstand af in 9,772 seconde. Vijf dagen later werd hij uitgeroepen tot Sportman van het jaar 2006.

Zijn volgende doel was goud op de Olympische Zomerspelen 2008. Daarvoor had hij de beschikking over een futuristische Kimera-fiets, die speciaal voor hem gemaakt was door Koga-Miyata. De ontwikkeling ervan heeft 500.000 euro gekost. Bij de keirin kwam hij echter in de tweede ronde ten val. Ook op het onderdeel teamsprint won hij geen medaille.

Als vijfvoudig wereldkampioen - en als houder van het wereld record op de 200 meter is Theo Bos de absoluut snelste man op de baan. Echter de baansport bood Theo Bos niet meer de uitdaging die hij in zijn topsport carriere nodig heeft en daarom besloot hij eind 2008 om voortaan als wegrenner zijn brood te gaan verdienen.
Op 24 november 2008 werd bekend dat Theo in 2009 de overstap zou maken naar de opleidingsploeg van Rabobank. Bij de Rabobank wist hij de volgende wedstrijden te winnen:

• Prova de Abertura
• Ronde van Noord-Holland
• Omloop van de Kempen
• Ploegentijdrit, 1e, 2e, en 4e etappe en puntenklassement Olympia's Tour

Op 25 september 2009 werd bekend gemaakt dat Bos in 2010 voor Cervélo zal uitkomen. Eerder was hij al tot het besluit gekomen om te vertrekken bij Rabobank.

Onder de naam van Cervélo rijdt Bos een goede Ronde van Qatar. Hij wordt twee keer 4e in de sprint tussen de grote mannen, en hij hield de ploeg bij tijdens de ploegenachtervolging. Op 28 februari 2010 wint Bos de Classica de Almeria. Hij sprint verrassend favoriet Cavendish uit het wiel. Deze overwinning is volgens Bos een bekroning op zijn werk deze winter en volledig te danken aan zijn nieuwe team. Hij rijdt dat jaar ook de Vuelta, maar door een val in de zeventiende etappe viel hij voortijdig uit.

In augustus 2010 werd bekend dat de Cervélo-ploeg ophoudt te bestaan. Daarom zal Theo Bos het volgende seizoen weer uitkomen voor de Rabobank.