Après un début de carrière sur route dans l'équipe Once, il s'est consacré à la piste, remportant quatre titres de champion du monde de la course aux points, et trois titres de l'américaine. Il est également double champion olympique de la course aux points en 2000 à Sydney et en 2008 à Pékin.
Il a fait équipe avec Isaac Gálvez à partir de 1999 pour les courses à l'américaine et les courses de Six jours. En novembre 2006, durant les Six jours de Gand, Gálvez fait une chute mortelle après une collision avec Dimitri De Fauw[1]. Après avoir songé à achever sa carrière à la suite de cet événement, Joan Llaneras reprend la compétition en 2007[2]. Il participe ainsi aux championnats du monde à Palma de Majorque, où il est à nouveau sacré champion du monde de la course aux points.
Il est le sportif espagnol le plus titré au niveau olympique.
