V září 2014 bylo oznámeno, že se Poels připojí k Teamu Sky od sezóny 2015.[9] Své první vítězství v novém působišti získal na Tirrenu–Adriaticu 2015, kde se stal lídrem týmu po odstoupení Chrise Frooma. Poels vyhrál 4. etapu s cílem v Castelraimondu po útoku na závěrečném stoupání dne a sólovém sjezdu do cíle. Po etapě se posunul do čela celkového pořadí, závod nakonec dokončil na celkovém 7. místě.[10][11] Později téhož roku získal 2. místo celkově na závodu Kolem Británie, kde vyhrál nejtěžší horskou etapu s cílem na Hartside Fell.
V roce 2016 Poels vyhrál poprvé v kariéře jednodenní závod díky vítězství ve sprintu čtyřčlenné skupinky o vítězství na závodu Lutych–Bastogne–Lutych. Pro Poelse i pro Team Sky to byl historicky první triumf na jednom z 5 monumentů.[12]
Bahrain–McLaren (2020–)
V září 2019 bylo oznámeno, že se od sezóny 2020 Poels připojí k týmu Bahrain–Merida, později přejmenovaného na Bahrain–McLaren.[4]
↑ abPUDDICOMBE, Stephen. Super-domestiques: Five unsung heroes of the Tour de France [online]. cyclingweekly.com, 2016-07-21 [cit. 2022-02-20]. Dostupné online. (anglicky)
↑Team Sky [online]. cyclingnews.com, 2019-01-05 [cit. 2022-02-20]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2019-01-05. (anglicky)
↑ abFARRAND, Stephen. Wout Poels leaves Team Ineos for leadership role at Bahrain-Merida [online]. cyclingnews.com, 2019-09-18 [cit. 2022-02-20]. Dostupné online. (anglicky)
↑BAHRAIN VICTORIOUS [online]. UCI, 2024-01-01 [cit. 2024-01-01]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2024-01-01. (anglicky)
↑Poels optimistic about return to racing in 2013 [online]. cyclingnews.com, 2012-11-29 [cit. 2022-02-20]. Dostupné online. (anglicky)
↑ATKINS, Ben. Vacansoleil-DCM presented with twelve new riders for 2012 [online]. velonation.com, 2012-01-03 [cit. 2022-02-20]. Dostupné online. (anglicky)
↑BEEN, José. Lefevere says Poels and Acevedo are coming to Omega Pharma-QuickStep [online]. cyclingnews.com, 2013-09-01 [cit. 2022-02-20]. Dostupné online. (anglicky)
↑Team Sky sign Leopold König, Nicolas Roche, Wout Poels, Andy Fenn, Lars Petter Nordhaug [online]. skysports.com, 2014-10-01 [cit. 2022-02-20]. Dostupné online. (anglicky)