En 2015, il remporte le classement général, ainsi que la première étape et le contre-la-montre par équipes de la deuxième étape du ZLM Tour. En Norvège, il s'adjuge le Hadeland GP et termine deuxième du Ringerike Grand Prix[1]. Au mois de mai, il confirme ses bonnes performances en se classant quatrième du Tour de Berlin, puis lors du Tour des Fjords. Lors de cette course, il gagne au sprint la quatrième étape et s'empare du maillot de leader à une étape de la fin[2]. Il perd la tête de la course le lendemain aux dépens de Marco Haller et doit se contenter de la deuxième place au général final[3]. Après des bons championnats nationaux (deuxième du contre-la-montre espoirs, troisième de la course en ligne espoirs), il est deux fois dans le top 3 d'étape du Tour du Danemark. Lors du Tour de l'Avenir, il gagne le prologue[4] et porte le maillot jaune durant deux jours. Il s'impose une nouvelle fois lors de la 3e étape, devançant au sprint Mathieu van der Poel[5].
2016-2022 : De Giant-Alpecin à DSM
En 2016, il rejoint l'équipe World Tour Giant-Alpecin[6]. Pour ses débuts dans l'équipe, il est sixième et meilleur jeune du Tour du Qatar. La suite de sa saison est plus difficile, il abandonne de nombreuses classiques du World Tour. En juin, il se classe quatrième du Ster ZLM Toer et obtient ses meilleures places de la saison lors de contre-la-montre.
Sa première partie de saison 2018 n'est pas à la hauteur de ses attentes. Il attend le mois de mai pour obtenir son premier résultat notable, avec une huitième place sur le Tour des Fjords. Lors du Tour de Suisse, il gagne en solitaire l'étape reine à l'issue d'une échappée[8]. Il est également deuxième du contre-la-montre final. Il participe ensuite à son premier Tour de France, où il porte le maillot blanc de meilleur jeune pendant sept jours et termine cinquième du seul contre-la-montre de la course. De plus, il est l'un des équipiers les plus importants de Tom Dumoulin, qui termine à la deuxième place du classement général. En août, il termine septième du BinckBank Tour[9]. Un moins plus tard, il est vice-champion du monde du contre-la-montre par équipes avec la Sunweb, puis remporte en solitaire Paris-Tours[10].
Il commence bien son année 2019 en se classant deuxième du Tour de l'Algarve à 14 secondes de Tadej Pogačar. Par la suite, il est onzième de Gand-Wevelgem et obtient deux tops 5 sur les contre-la-montre du Tour de Suisse. Il participe au Tour de France, mais souffrant de douleurs à la selle, il ne prend pas le départ de la 18e étape[11]. Il dispute ensuite le BinckBank Tour, mais abandonne lors de la dernière étape alors qu'il occupe la septième place du général.
En 2020, il se classe troisième du Circuit Het Nieuwsblad, puis gagne le contre-la-montre de Paris-Nice, où il se termine dixième du général. Après l'arrêt des courses en raison de la pandémie de COVID-19, il remporte en septembre deux étapes en solitaire du Tour de France. Sur sa lancée, il se classe deuxième du BinckBank Tour derrière Mathieu van der Poel, après avoir remporté le contre-la-montre. Sa saison 2021 est plus décevante. Après un abandon rapide sur Paris-Nice en raison de douleurs au dos[12], il participe à Milan-San Remo où il lance une attaque dans le final avec le futur vainqueur Jasper Stuyven, mais doit se contenter de la neuvième place. Sur les classiques flandriennes, il n'obtient de résultats significatifs (58e du Tour des Flandres, 24e de Paris-Roubaix). En juillet, il d'abandonne le Tour de France lors de la 14e étape sans avoir eu l'opportunité de jouer la victoire sur une étape.
2023- : Alpecin-Deceuninck
Søren Kragh Andersen rejoint Alpecin-Deceuninck à partir de 2023 pour deux saisons[13]. Le , lors de la classique allemande Eschborn-Francfort, il lance le sprint de loin dans un groupe de dix échappés et s'impose sur la ligne d'arrivée.