Jakob Fuglsang behaalde al bij de jeugdcategorieën talloze ereplaatsen in Deense en Europese kampioenschappen mountainbike. Hij verwierf naambekendheid bij het publiek door zijn eindzege in de Ronde van Denemarken in 2008, wat hem meteen een contractaanbieding van het DeenseTeam Saxo Bank opleverde. Hij eindigde als 25e in de olympische mountainbikerace op de Olympische Spelen 2008 in Peking.
2009
In 2009 zette hij een stap hogerop in zijn nog steeds prille carrière. Na een behoorlijke Ronde van het Baskenland, waarin hij bij de beste twintig eindigde, liet hij erg mooie dingen zien in de Ronde van Catalonië. Een zesde plaats in het eindklassement was het logische gevolg.
In de Dauphiné Libéré deed hij het opnieuw voortreffelijk. Hij behaalde twee keer een vijfde plaats, waaronder in de rit met aankomst op de Mont Ventoux. Hij sloot de Dauphiné af op een zesde plaats, ondanks het sterke deelnemersveld met onder andere renners als Alejandro Valverde, Cadel Evans, Alberto Contador en Robert Gesink. Zijn goede vormpeil trok hij door tot de Ronde van Slovenië, waarin hij mede dankzij winst in de eerste etappe de eindwinst in de wacht wist te slepen. Hij sloot een sterkte juni-maand af met een derde plaats op het Deens kampioenschap tijdrijden.
In de aanloop naar de eerste grote ronde uit zijn carrière, de Vuelta, was hij opnieuw op de afspraak in de Ronde van Denemarken. Na een sterke prestatie in de koninginnenrit, waardoor hij de leiderstrui veroverde, hield hij nog net stand in de afsluitende tijdrit. Daardoor werd hij voor de tweede opeenvolgende keer eindwinnaar in de ronde van zijn eigen land.
Voor de Vuelta waren de verwachtingen alvast hoog gespannen, maar doordat hij in de eerste week tegen een geparkeerde bestelwagen aan reed, waren zijn prestaties iets minder. Toen hij het klassement had opgegeven, besloot hij resoluut voor een ritzege te gaan. In de veertiende etappe zat hij in de goede vlucht, maar moest hij zijn meerdere erkennen in Damiano Cunego. Wel was hij in die rit samen met de Italiaan de enige die de klassementsrenners kon voorblijven.
2011
Fuglsang won samen met onder anderen Fabian Cancellara de ploegentijdrit van de Vuelta waarna hij de rode leiderstrui aan mocht trekken.
Fuglsang wint zijn eerste (individuele) koers op World Tour niveau in het Critérium du Dauphiné. Hij wint de 6de etappe in een sprint met een kleine groep voor Richie Porte en Chris Froome. Hij weet ook de laatste etappe en het eindklassement te winnen in diezelfde editie. Fuglsang startte vervolgens met hoge verwachtingen in de Tour de France. Hij stapte echter al af in de dertiende etappe naar Foix. Twee dagen daarvoor had Fuglsang bij een val breukjes in het spaakbeen en elleboog opgelopen. Terwijl Fuglsang afstapte, droeg zijn ploegmaat Fabio Aru de gele trui.
