Lui et son frère Mário subissent un contrôle positif à la methylhexanamine lors de leur championnat national en juin, révélé à la fin du mois d'octobre[4]. De nouveau autorisé à courir, comme son frère, au début de l'année 2011, il se trouve sans équipe[5], jusqu'en avril où il rejoint l'équipe Movistar qu'il avait critiquée avant l'officialisation de son contrôle positif[3].
2013 : Champion du monde, doublé sur le Tour de Suisse et deux étapes du Tour de France
Rui Costa commence sa saison en Espagne, en participant à trois des quatre manches du Challenge de Majorque. Au Tour de l'Algarve, il termine cinquième du classement général, du classement de la montagne et du classement par points. Il est deuxième de l'étape reine derrière Sergio Henao. Il doit abandonner Paris-Nice dès la première étape en raison d'une chute. Touché au poignet gauche, il est transféré à l'hôpital de Fontainebleau. Il peut reprendre la compétition trois semaines plus tard lors du Grand Prix Miguel Indurain.
En juin, Rui Costa remporte pour la deuxième année consécutive le Tour de Suisse grâce à ses victoires dans les septième et neuvième étapes. Après avoir été sacré champion du Portugal du contre-la-montre, il participe au Tour de France en tant qu'équipier d'Alejandro Valverde. Il est neuvième du classement général après les Pyrénées et le contre-la-montre de la onzième étape, mais doit l'abandonner lors de la treizième étape, celle des bordures, où il est obligé d'accompagner Valverde, et où il va arriver à 9 minutes et 54 secondes de Mark Cavendish, vainqueur de l'étape. Il remporte ensuite les seizième et dix-neuvième étapes après à chaque fois s'être échappé avec une vingtaine de coureurs. Il finit 27e du classement général avec le regret d'avoir dût céder son top 10 pour jouer les équipiers.
2014 : changement d'équipe et triplé sur le Tour de Suisse
Afin de ne plus avoir à travailler pour son leader Alejandro Valverde et bénéficier de plus de liberté, Rui Costa quitte la Movistar à l'intersaison pour l'équipe Lampre-Merida[7]. Il devra néanmoins composer avec Christopher Horner à la suite de son arrivée surprise dans l'équipe[8].
Sa saison débute bien puisqu'il termine troisième du Tour d'Algarve puis deuxième de Paris-Nice derrière Carlos Betancur malgré une chute dans le final de la dernière étape[9]. Après une pause, il reprend au Tour du Pays basque. En raison d'un problème de transport et une arrivée tardive la veille, il ne peut courir la première étape sur son propre vélo et y abandonne toute chance de figurer au classement général de ce Tour du Pays basque. Il travaille ensuite pour son leader de remplacement, Damiano Cunego.
Il déçoit à nouveau sur les classiques ardennaises en avril, qui étaient un de ses objectifs. On reparle alors de malédiction pour le coureur portant le maillot de Champion du monde, qu'il porte depuis début . Pourtant, il termine pour une troisième année d'affilée troisième du Tour de Romandie derrière Chris Froome et Simon Špilak.
Il défend en juin son titre sur le Tour de Suisse. Après un mauvais prologue, il semble en position idéale après le contre-la-montre, à la veille de deux étapes de montagne, à 1 minute et 5 secondes du leader Tony Martin. En difficulté dans la montée vers Verbier, il ne parvient pas à lâcher le rouleur allemand et perd même du temps sur Roman Kreuziger et Bauke Mollema. Martin semble avoir course gagnée, mais l'attaque conjointe de Rui Costa, Bauke Mollema et Mathias Frank dans l'avant-dernière ascension le lendemain, leur permet de prendre le contrôle de la course. Après une accélération de Frank à trois kilomètres de l'arrivée, Costa lâche ses deux compagnons d'échappée, remportant à la fois la neuvième étape et son troisième Tour de Suisse d'affilée. Il est désormais à une longueur du record détenu par Pasquale Fornara[10]. Rui Costa se présente sur le Tour de France 2014 avec l'objectif de se classer parmi les dix premiers et est désigné leader de l'équipe Lampre-Merida. Après un début de tour encourageant, où il se classe dans les dix premiers, Rui Costa est contraint à l'abandon durant la dernière semaine, souffrant d'une bronchite. Il réalise une bonne fin de saison, terminant deuxième du Grand Prix cycliste de Montréal, troisième du Tour de Lombardie et quatrième du Tour de Pékin. Il se classe quatrième du classement World Tour. Néanmoins, il ne conserve pas son titre mondial où il prend la 23e place, à sept secondes du vainqueur[11].
Fin 2014 il est élu sportif de l'année au Portugal pour la troisième fois de sa carrière[12].
Rui Costa est toujours membre de l'équipe Lampre-Merida pour la saison 2016. Il se classe en mars dixième de Paris-Nice. En avril, il accumule les places d'honneur : septième du Tour du Pays basque, dixième de la Flèche wallonne et surtout troisième de Liège-Bastogne-Liège, devenant ainsi le premier Portugais à monter sur le podium de la classique belge[14]. Toujours régulier, il est ensuite sixième du Tour de Romandie et septième du Tour de Suisse. Sur le Tour de France, il partage le statut de leader avec son nouveau coéquipier Louis Meintjes[15]. Le Portugais se trouvant hors jeu pour le classement général dès la cinquième étape, il choisit de viser les étapes. Il ne parvient pas à gagner, mais se classe deuxième de la neuvième étape dont l'arrivée est située au sommet de la montée vers Arcalis, derrière Tom Dumoulin. En deuxième partie de saison, il participe uniquement à des courses d'un jour. Il figure dans les dix premiers des Jeux olympiques (dixième) et du championnat d'Europe (sixième). En fin d'année, il est classé 19e du classement World Tour et 27e du Classement mondial UCI. Il termine une saison sans victoires pour la première fois de sa carrière professionnelle.
2017-2022 : des saisons en dents de scie
Rui Costa en août 2019 lors de la Classique de Saint-Sébastien
Pour la saison 2017, la Lampre passe sous pavillon émirati, reprise par des investisseurs des Émirats arabes unis. L'équipe est renommée UAE Abu Dhabi. Capitaine de route et principal leader de l'équipe, il offre la première victoire à cette nouvelle entité, le , en remportant la cinquième étape du Tour de San Juan, pour ce qui est également la première victoire de l'histoire pour une équipe World Tour des Émirats arabes unis.
En 2018, il se blesse au genou après une chute sur Paris-Nice et doit être opéré après le Tour de Romandie qu'il termine à la cinquième place[16].
Rui Costa intègre l'équipe américaine EF Education-EasyPost pour une année[21].
Style
Rui Costa se définit comme étant un coureur « complet », un baroudeur-grimpeur[1]. Il est malgré tout bon en contre-la-montre, comme le prouve sa victoire sur le chrono du Tour de Suisse 2013. Il est reconnu également pour son « caractère fort »[3]. Reconnu pour son sens tactique et son opportunisme, il est considéré comme l'un des coureurs les plus malins du peloton[22]. Ses victoires au championnat du monde 2013 et au Tour de Suisse 2014 illustrent parfaitement cette particularité.
En 2005, l'UCI ProTour et les circuits continentaux sont créés, ayant chacun leur classement. De 2005 à 2008, le classement de l'UCI ProTour classe les coureurs membres d'équipes ProTour en fonction des points qu'ils ont obtenu lors des courses du calendrier UCI ProTour. En 2009 et 2010, un « classement mondial UCI » remplace le classement ProTour. Il prend en compte les points inscrits lors des courses ProTour et des courses qui n'en font plus partie, regroupées dans un « calendrier historique », soit au total 24 courses en 2009 et 26 en 2010. Ce nouveau classement prend en compte les coureurs des équipes continentales professionnelles. En 2011, l'UCI ProTour devient l'UCI World Tour et reprend dans son calendrier les courses qui l'avaient quitté en 2008. Il comprend 27 courses en 2011 et son classement ne concerne plus que les coureurs membres des 18 équipes ProTeam.
Rui Costa obtient son meilleur classement en 2014 : 4e.
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