In zijn jeugd deed Posthuma aan atletiek, maar op zijn zestiende ging hij mountainbiken, naar het voorbeeld van Bart Brentjens. Daarnaast begon hij ook op de weg te trainen en wedstrijden te rijden. Hij viel op tijdens de districtskampioenschappen en werd door Löwik-Tegeltoko-ploegleider Han Vaanhold benaderd om voor zijn ploeg te komen rijden. In één jaar wist Posthuma zich verder te ontwikkelen en kwam zo te rijden voor de beloftenploeg van Rabobank.
Posthuma toonde zich voor het eerst aan het grote publiek in de Ronde van Spanje van 2004. Hij werd tiende en elfde in de individuele tijdritten. Zijn eerste profoverwinning behaalde hij op 12 maart 2005 toen hij de zesde etappe in de allereerste Pro Tour-wedstrijd, Parijs-Nice, won. Dat jaar won hij ook de GP Jef Scherens in Leuven. In 2007 won hij de Ronde van Saksen, niet lang na een revalidatie die hij onderging als gevolg van een autobotsing tijdens de training, die hem een Tourdeelname had gekost.
Het seizoen 2008 begon goed voor Posthuma. Hij won in het voorjaar de afsluitende tijdrit en het eindklassement in de Driedaagse van De Panne-Koksijde. Hierna volgden de voorjaarsklassiekers en een rustperiode. Na deze rustperiode volgde de eindzege in de Ronde van Luxemburg. Zijn sterke optreden werd beloond met een selectie voor de Ronde van Frankrijk, die hij als 66e uitreed. Zijn laatste aansprekende uitslag van 2008 is de tweede plaats bij het Nederlands kampioenschap tijdrijden, achter Lars Boom.
In 2009 won hij het eindklassement van de Ruta del Sol. Net als vorig jaar was hij ook van de partij in de Driedaagse van De Panne-Koksijde, waarin hij ditmaal tweede werd. Daarnaast maakte Posthuma deel uit van de selectie Rabobankrenners die deel mochten nemen aan de Vlaamse klassiekers.
Posthuma beëindigde zijn carrière in 2012, op 31-jarige leeftijd.
