Professionista dal 1961 al 1978, vinse ventuno tappe al Giro d'Italia e quattro al Tour de France; nel suo palmarès figurano anche due edizioni del Giro di Lombardia, tre titoli nazionali su strada e due nel ciclocross, la medaglia d'argento ai campionati del mondo su strada 1972 e quella di bronzo nell'edizione 1977.
Ciclista completo, dotato di ottimo spunto veloce sia in pianura che in salita, era soprannominato "Cuore matto", nomignolo originato da improvvisi attacchi di tachicardia che spesso lo costringevano a fermarsi in corsa. Ebbe tuttavia una carriera di alto livello, tanto nelle corse in linea quanto in quelle a tappe, conseguendo in totale 171 vittorie su stradaSecondo alcune fonti 171, come in e . Secondo altre 144, come in . Secondo altre 145 o, come riportò lo stesso Bitossi nel 1978, 147, come in ..
Carriera Gli esordi e i primi anni da professionista Nato a Camaioni di Carmignano, , correndo per la società sportiva di Porta Romana di Firenze.
Passò professionista nell'ottobre 1961 con la maglia della Philco diretta da Fiorenzo Magni. Nei primi anni da professionista arrivarono poche vittorie: la prima corsa vinta fu una frazione della Tre Giorni del Sud, il 14 ottobre 1961 a Termoli. Nei due anni successivi, uno ancora con la Philco e uno con la nuova formazione pratese Springoil-Fuchs, non riuscì invece a ottenere risultati: a penalizzarlo fu soprattutto una cardiopatia (un'ipertrofia cardiaca) che, causandogli tachicardia, ne condizionava le prestazioni sportive e lo costringeva spesso a fermarsi o a ritirarsi.
Fu nel 1964 che Bitossi si mise definitivamente in luce. Ancora con la maglia della Springoil-Fuchs, diretta a partire da quella stagione da Waldemaro Bartolozzi, vinse quattro tappe al Giro d'Italia, tra le quali la Cuneo-Pinerolo, riedizione della frazione vinta quindici anni prima da Fausto Coppi; per altre quattro volte arrivò secondo di giornata, cogliendo a Milano la decima posizione nella classifica finale. Per tre anni consecutivi (1964, 1965 e 1966) vinse al Giro la "maglia verde" come leader della speciale classifica dei Gran Premi della Montagna. Nel 1965 passò a vestire la divisa Filotex, sempre sotto la guida di Bartolozzi. In quell'anno conseguì la vittoria al Tour de Suisse (con due successi parziali) e al Campionato di Zurigo; partecipò anche al Giro d'Italia, cogliendo il settimo posto nella classifica finale oltre ad una vittoria di tappa.
1966-1971: l'affermazione
Il 1966 fu l'anno della definitiva consacrazione: vinse due tappe sia al Giro d'Italia, ove colse l'ottavo posto nella classifica finale, sia al Tour de France, in cui chiuse diciassettesimo, e si aggiudicò anche la Coppa Sabatini a Peccioli; venne anche convocato per la prima volta in Nazionale per i campionati del mondo, svoltisi quell'anno al Nürburgring. Nel 1967 vinse la Tirreno-Adriatico, la Coppa Agostoni e il prestigioso Giro di Lombardia (dopo una lunga fuga solitaria), oltre a cogliere il terzo posto alla Milano-Sanremo. Partecipò anche al Giro d'Italia, vincendo una frazione e piazzandosi al quindicesimo posto finale.
Ormai nella piena maturità agonistica, nel 1968 vinse ancora due tappe sia al Giro d'Italia (con il nono posto nella classifica finale) sia al Tour de France; in quella Grande Boucle concluse ottavo nella classifica finale, vinse la classifica a punti, contraddistinta eccezionalmente quell'anno da una maglia rossa (primo italiano a riuscirvi), e si piazzò anche secondo nella classifica della montagna. In stagione vinse di nuovo il Campionato di Zurigo e la Coppa Sabatini e si aggiudicò anche la Coppa Bernocchi a Legnano; ai campionati del mondo di Imola, vinti da Vittorio Adorni, dovette invece ritardare il suo attacco per non disturbare la fuga del compagno di squadra e arrivò quarto.
Nel 1969 si classificò quarto al Giro delle Fiandre e vinse due tappe e la classifica a punti al Giro d'Italia, indossando fino al termine della corsa la maglia rossa simbolo della speciale graduatoria; a Milano colse la decima posizione in classifica. Nel 1970 fu campione italiano, aggiudicandosi il Giro del Veneto, valido quell'anno come prova tricolore, e fece nuovamente suo il Giro di Lombardia, precedendo Felice Gimondi in una volata a due. In stagione vinse anche quattro tappe e la classifica a punti, da quell'anno contraddistinta dalla maglia ciclamino, al Giro d'Italia (con il settimo posto nella generale) e conquistò anche la classifica finale della Volta Ciclista a Catalunya; fu settimo anche al Tour de Suisse, dove vinse due tappe e la classifica a punti. A fine anno vinse anche la classifica del Trofeo Cougnet e ricevette alcuni importanti premi, quali il San Silvestro d'oro e il Trofeo Tuttosport.
Confermò il titolo di campione italiano anche nel 1971, vincendo la prova unica al Gran Premio Industria e Commercio di Prato. Durante l'anno conquistò anche il Giro di Romagna, una tappa al Giro d'Italia e la Coppa Agostoni; si classificò inoltre secondo al Giro di Lombardia, battuto da Eddy Merckx.
1972-1978: il mondiale di Gap e la "seconda giovinezza" Nel 1972 vinse alcune semiclassiche del calendario italiano (Giro della Provincia di Reggio Calabria, Giro di Campania e Giro di Puglia), mentre fu costretto al ritiro al Giro d'Italia. Nell'agosto di quell'anno fu quindi protagonista dello sfortunato epilogo dei campionati del mondo a Gap, in Francia. Nei chilometri finali era in testa alla corsa con altri sei corridori: Michele Dancelli, Marino Basso, Eddy Merckx, Cyrille Guimard, Joop Zoetemelk e Leif Mortensen. Gli italiani controllavano la gara, essendo Dancelli e Basso i due migliori velocisti del lotto. A quattro chilometri dall'arrivo, il francese Guimard provò una fuga e Bitossi lo seguì per marcarlo, visto che Guimard era pericoloso e veloce. Vedendo che Bitossi non collaborava alla fuga, Guimard rallentò. Così Bitossi scattò staccando Guimard. A 1.300 metri dall'arrivo, il corridore azzurro si voltò e vide il gruppetto di inseguitori a 300 metri. Lungo il rettilineo finale in leggera salita Zoetemelk, Guimard e Merckx lanciarono l'inseguimento, Bitossi si voltò a ripetizione e cambiò più volte rapporto nel tentativo di trovare la cadenza giusta, mentre il vento contrario ne rallentava ulteriormente la marcia. Fu raggiunto proprio sul traguardo dal gruppo guidato da Basso, che lo superò sulla linea lasciandogli la medaglia d'argento.
Nel 1973, ormai trentatreenne, lasciò la Filotex (in concomitanza con l'arrivo in squadra del quotato neoprofessionista Francesco Moser) per approdare alla Sammontana. In stagione fu ancora protagonista, vincendo quell'anno i Giri del Veneto e dell'Emilia. L'anno successivo venne ingaggiato dalla Scic di Carlo Chiappano. In stagione ottenne risultati nelle classiche italiane, con i successi al Giro di Romagna e al Trofeo Matteotti, i podi in numerose prove e il quarto posto alla Milano-Sanremo; anche nelle diverse corse a tappe colse successi: vinse infatti quattro frazioni al Tour de Suisse e tre al Giro d'Italia, dove si piazzò al nono posto e in cui colse il secondo posto nella classifica a punti. Nel 1975, ancora in maglia Scic, vinse una frazione alla Parigi-Nizza e al Giro d'Italia.
Nel 1976, con la squadra Zonca-Santini, vinse per la terza volta il campionato italiano, sul tracciato della Coppa Bernocchi; durante l'annata vinse anche il Trofeo Laigueglia e il Giro del Friuli e si piazzò secondo alla Milano-Torino. Nel 1977 cambiò ancora squadra, approdando alla Vibor, con la quale vinse il Gran Premio Città di Camaiore ed alcune competizioni minori e cogliendo il terzo posto al Giro di Lombardia, suo sesto e ultimo podio nella "Classica delle foglie morte". In stagione, convocato ancora in Nazionale, conquistò anche la medaglia di bronzo ai campionati del mondo di San Cristóbal, in Venezuela, vinti da Francesco Moser; esordì anche nel ciclocross, affermandosi ai campionati italiani.
Bitossi concluse la sua carriera agonistica il 4 ottobre del 1978, al termine del Giro dell'Emilia, dopo una stagione con la Gis Gelati nella quale vinse due gare su strada, riconfermando inoltre il titolo di campione italiano nel ciclocross.
Dopo il ritiro Dopo il ritiro dalle corse si è dedicato per due decenni all'agricoltura, gestendo circa 12 ettari di appezzamento, a Capraia Fiorentina, destinati alla produzione di olio. È stato anche campione italiano di bocce over 60.
Sposato con Annamaria, ha avuto due figli, Massimiliano e Francesco.
Palmarès Strada
1960 (dilettanti) Coppa Giulio Burci
1961 (Philco, due vittorie) Coppa Città del Marmo 2ª tappa, 1ª semitappa Tre Giorni del Sud (Campobasso > Termoli)
1962 (Philco, una vittoria) Gran Premio Vivaisti Cenaiesi
1964 (Springoil, quattro vittorie) 3ª tappa Giro d'Italia (Brescia > San Pellegrino) 16ª tappa Giro d'Italia (Montepulciano > Livorno) 17ª tappa Giro d'Italia (Livorno > Santa Margherita Ligure) 20ª tappa Giro d'Italia (Cuneo > Pinerolo)
1965 (Springoil, sei vittorie) Meisterschaft von Zürich 21ª tappa Giro d'Italia (Bormio > Brescia) 2ª tappa Tour de Suisse (Basilea > Wohlen) 5ª tappa Tour de Suisse (Siebnen > Bellinzona) Classifica generale Tour de Suisse Giro del Lazio
1966 (Filotex, dieci vittorie) Gran Premio Ofmega 1ª tappa, 1ª semitappa Tour de Romandie (Ginevra > Nyon) 1ª tappa, 2ª semitappa Tour de Romandie (Nyon > Haute-Nendaz) 4ª tappa Tour de Romandie (La Chaux-de-Fonds > Losanna) 14ª tappa Giro d'Italia (Parma > Arona) 16ª tappa Giro d'Italia (Brescia > Bezzecca) 5ª tappa Tour de France (Dieppe > Caen) 17ª tappa Tour de France (Briançon > Torino) Trofeo Omega Sarezzo Coppa Sabatini
1967 (Filotex, sette vittorie) Trofeo Laigueglia 1ª tappa Tirreno-Adriatico (Santa Marinella > Fiuggi) Classifica generale Tirreno-Adriatico Tour des Quatre Cantons 7ª tappa Giro d'Italia (Catania > Etna) Coppa Agostoni Giro di Lombardia
1968 (Filotex, tredici vittorie) 8ª tappa Giro di Sardegna (Olbia > Sassari) Sassari-Cagliari Milano-Torino 4ª tappa Tirreno-Adriatico (Pescasseroli > San Benedetto del Tronto) Giro di Toscana Meisterschaft von Zürich 17ª tappa Giro d'Italia (San Marino > Foligno) 21ª tappa Giro d'Italia (Rocca di Cambio > Blockhaus) Coppa Bernocchi Gran Premio Valsassina 7ª tappa Tour de France (Albi > Aurillac) 16ª tappa Tour de France (Lorient > Nantes) Coppa Sabatini
1969 (Filotex, otto vittorie) 1ª tappa Tirreno-Adriatico (Bracciano > Fiuggi) 2ª tappa Tirreno-Adriatico (Fiuggi > Alatri) Gran Premio Montelupo 11ª tappa Giro d'Italia (Campobasso > Scanno) 14ª tappa Giro d'Italia (Senigallia > San Marino) 7ª tappa Volta Ciclista a Catalunya (Barcellona > Sant Hilari Sacalm) 8ª tappa Volta Ciclista a Catalunya (Sant Hilari Sacalm > Manresa) Coppa Agostoni
1970 (Filotex, sedici vittorie) Giro di Campania 2ª tappa Tour de Romandie (Ovronnaz > Les Diablerets) 1ª tappa Giro d'Italia (San Pellegrino Terme > Biandronno) 3ª tappa Giro d'Italia (Saint-Vincent > Aosta) 17ª tappa Giro d'Italia (Lido di Jesolo > Arta Terme) 19ª tappa Giro d'Italia (Rocca Pietore > Dobbiaco) 1ª tappa Tour de Suisse (Murten > Liestal) 3ª tappa Tour de Suisse (Bazenheid > Arosa) Giro del Veneto (valido come Campionato italiano) Gran Premio di Tarquinia Giro delle Tre Province - Camucia 1ª tappa Volta Ciclista a Catalunya (Manresa > Tarragona) Classifica generale Volta Ciclista a Catalunya Giro dell'Emilia Giro di Lombardia 1ª tappa, 1ª semitappa A Travers Lausanne (Losanna > Losanna)
1971 (Filotex, sette vittorie) 3ª tappa Parigi-Nizza (Autun > Saint-Étienne) Giro di Romagna 1ª tappa, 2ª semitappa Tour de Romandie (Losanna > Estavayer-le-Lac) 15ª tappa Giro d'Italia (Bibione > Lubiana) Gran Premio Industria e Commercio di Prato (valido come Campionato italiano) Campionati italiani, Prova in linea Coppa Agostoni
1972 (Filotex, tre vittorie) Giro della Provincia di Reggio Calabria Giro di Campania Giro di Puglia
1973 (Sammontana, quattro vittorie) 8ª tappa Giro di Sardegna (Olbia > Sassari) Giro del Veneto Giro dell'Emilia Gran Premio di Mendrisio