I 2004 kom Basso til Team CSC for å overta kapteinsvervet etter Tyler Hamilton. Han beviste sitt potensial allerede det første året, da han ble nummer tre i Touren. I 2005 satset han på å vinne både Giro d'Italia og Tour de France, men etter sykdom måtte han gi opp å vinne Giroen. Det var derfor bekymring omkring hans vinnersjanser i Touren samme år, men her kjørte han bra og tok andreplassen bak Lance Armstrong. I 2006 satset han igjen på både Giro og Tour, og han vant Giro d'Italia med over ni minutter ned til andreplassen, noe som er den største tidsdifferanse i løpet siden 1965.
Utestengelse og nye lag
Frem mot Tour de France 2006 ble han betraktet som den største favoritten, men dagen før starten på løpet ble han suspendert og sendt hjem av Team CSC i forbindelse med avsløringene i dopingskandalen Operación Puerto der den spanske legen Eufemiano Fuentes var sentral.
I oktober 2006 annonserte Team CSC at de var blitt enige om å avslutte kontrakten. Noen dager senere ble Basso frikjent for tilknytning til Operation Puerto på grunn av manglende bevis. I november ble det kjent at han hadde skrevet kontrakt med Discovery Channel, til tross for at ProTour-lagene hadde blitt enige om å ikke skrive kontrakt med noen av de involverte syklistene før det hadde blitt en avklaring på saken. Kontrakten varte frem til 29. april 2007 da Ivan Basso bad om å bli løst fra kontrakten etter at saken mot han ble gjenopptatt.[2]
15. juni 2007 vedtok Det italienske sykkelforbundet å utestenge Basso fra sykling i to år, til tross for at han ikke hadde avlagt noen positiv prøve. Under høringene tilsto Basso å ha "forsøkt å dope seg" før Tour de France i 2006, samt å ha vært involvert i Operación Puerto.
[3]
Utestengelsen varte frem til 24. oktober 2008.
I april 2008 ble det kjent at Basso hadde skrevet en toårsavtale med Liquigas. Dette skapte debatt da en avtale mellom ProTour-lagene sa at de ikke kunne skrive kontrakt med en rytter som har vært utestengt for doping før to år etter utestengelsen.
[4] To dager etter utestengelsen var over, stilte han til start i Japan Cup.