Toen Boasson Hagen in het voorjaar van 2009 een gure Gent-Wevelgem wist te winnen - in de spurt versloeg hij medevluchter Aljaksandr Koetsjynski - maakte hij als 22-jarige indruk in Vlaanderen. Hij won datzelfde jaar ook de ploegentijdrit en de zevende rit in de Ronde van Italië. Bijval oogstte de jonge Noorse renner verder met twee etappes, het puntenklassement en het eindklassement in de Eneco Tour; vier etappezeges plus eveneens het eindklassement in de Ronde van Groot-Brittannië en twee etappes in de Ronde van Polen.
Om zijn troeven nog beter uit te kunnen spelen, stapte Edvald in 2010 over naar Team Sky. Hij begon het seizoen met twee etappezeges in de Ronde van Oman en een in Tirreno-Adriatico. Daarna kampte hij een tijdje met een ontstoken achillespees, waardoor hij niet aan de voorjaarsklassiekers mee kon doen. In de Dauphiné Libéré was hij weer terug, hij werd derde in de tijdrit en won de slotetappe. In zijn eerste Ronde van Frankrijk leverde hij zijn visitekaartje af, door twee keer in twee ritten die op een massaspurt eindigden, op de derde plaats beslag te leggen.
In 2011 won Boasson Hagen de eerste rit in de Ronde van Beieren en werd hij voor de vijfde opeenvolgende keer nationaal kampioen tijdrijden. Zijn deelname aan de Ronde van Frankrijk kwam even in gevaar, toen hij tien dagen voor de start met gordelroos opgescheept zat. Op donderdag 7 juli won hij zijn eerste tourrit ooit; nadat hij een dag voordien zijn spurt nog veel te vroeg had aangezet, troefde hij ditmaal in de zesde etappe naar LisieuxMatthew Goss en zijn landgenoot Thor Hushovd in een massaspurt af. Ook de zeventiende etappe, een Alpenrit met aankomst in het Italiaanse Pinerolo, bleek een kolfje naar Boasson Hagens hand: op de Côte de Pramartino, de slotklim van tweede categorie, demarreerde hij op het steilste stuk van zijn medevluchters weg, ook Frans kampioen Sylvain Chavanel moest plooien. Nog eventjes leken Bauke Mollema en Jonathan Hivert naar hem toe te kunnen rijden, maar Boasson Hagen hield stand, ook tijdens de gevaarlijke afdaling en soleerde zo naar zijn tweede etappewinst. Daags voordien was hij bovendien tweede geëindigd, na Hushovd, waardoor ze - als enige Noren in koers - met vier ritzeges Noorwegen in delirium brachten. Hij won ook de slotetappe en het eindklassement van de Eneco Tour 2011 voor Philippe Gilbert en David Millar.
In 2012 reed Edvald de Tirreno-Adriatico vooral als gangmaker in steun van de naar zijn Team Sky-ploeg overgekomen Mark Cavendish. In de derde rit kon Cavendish - daags ervoor nog ritwinnaar - niet voorin blijven toen het peloton in stukken scheurde, waardoor Boasson Hagen volop voor eigen rekening mocht rijden en op de kasseien in Terni met een goed getimede machtsspurt sprinters als André Greipel, Peter Sagan en Tyler Farrar achter zich liet. In mei won hij de vierde etappe en het eindklassement van de Ronde van Noorwegen. Hij reed het Critérium du Dauphiné en won in een spurt de derde etappe. Tevens werd hij Noors kampioen op de weg en won hij de GP Ouest France-Plouay. Op het wereldkampioenschap wielrennen in Valkenburg pakte Boasson Hagen het zilver bij de wegwedstrijd. Toen Philippe Gilbert op de laatste beklimming van de Cauberg demarreerde, probeerde de Noor aan te haken. Dit lukte niet, waardoor Gilbert solo over de finish kwam en Boasson Hagen op vier seconden tweede werd.
In 2017 liet Boasson Hagen zich vooral in eigen land zien met meerde etappeoverwinningen en eindoverwinningen in de Ronde van Noorwegen en de Tour des Fjords. Op 21 juli 2017 won hij de 19e etappe in de Tour de France. Eerder in de Ronde van Frankrijk was hij al dicht bij een etappe-overwinning met tweede plaatsen in de 7e en 16e etappe en derde plaatsen in de 11e en 14e etappe. Vooral zijn tweede plaats in de 7e etappe was erg nipt: het verschil met winnaar Marcel Kittel bedroeg slechts enkele millimeters.