A comienzos de 1935, Clemente López Doriga, en colaboración con Juan Pujol, director del diario Informaciones, organizó la I Vuelta ciclista a España, con un recorrido de 14 etapas y 3.431 km en total. La II edición de la Vuelta, finalmente celebrada a pesar de la delicada situación política del país, significó la revalidación del título de Deloor, en esta ocasión manteniendo el liderato desde el primero hasta el último día. Tras estas dos primeras ediciones, la ronda española sufrió un parón a causa de la Guerra Civil Española.
En 1941 se reanudó la competición con una participación casi totalmente española, con muy poca representación extranjera. Aquel año tuvo lugar la disputa de la primera etapa contrarreloj de la Vuelta. A causa de la Segunda Guerra Mundial y la precaria situación económica del país, volvió a producirse otro parón en la disputa de la Vuelta ciclista. En 1945, el diario Ya se hizo cargo de la organización y volvió a disputarse la competición, aunque de nuevo con una pobre participación extranjera. Aquel año también se instauró por primera vez la clasificación por puntos, aunque no sería estable hasta 1955. Se disputaron cuatro ediciones más hasta 1950, momento en el cual el diario Ya renunció a organizar definitivamente la Vuelta ciclista a España.
No sería hasta 1955 en que volvería a celebrarse la ronda española, a partir de entonces a cargo de El Correo Español/El Pueblo Vasco. Desde entonces, la Vuelta a España se ha disputado de forma anual. Además, la Vuelta pasó a celebrarse de manera estable entre los meses de abril y mayo, mientras que anteriormente su celebración había oscilado entre los meses de abril y agosto. Otra variación fue el número de participantes, hasta entonces muy bajo, que se vio duplicado, así como una asistencia mayor de grandes figuras extranjeras y nacionales.

El prestigio de la Vuelta fue creciendo y, cada vez más, se contaba con la presencia de estrellas ciclistas del panorama internacional. Durante finales de los años 1950 se produjeron los primeros triunfos en la clasificación de general de ciclistas italianos y franceses. En los años 1960, lo harían también alemanes y neerlandeses. En 1963, Jacques Anquetil lograba ganar la clasificación general, erigiéndose como el primer ciclista que ganaba las tres Grandes Vueltas. Cinco años más tarde, en 1968, Felice Gimondi haría lo mismo. Sólo Eddy Merckx, en 1973 y Bernard Hinault, que ganó en 1978 y 1983, consiguieron repetir la gesta. A mediados de los 60, el organizador de la Vuelta, El Correo Español-El Pueblo Vasco pasó por algunos apuros económicos que pusieron en peligro la disputa de la competición. Sin embargo, terminaron disputándose todas las ediciones de forma normal. En 1968, la Vuelta se vio afectada por un atentado terrorista y otras manifestaciones, teniéndose que anular la 15ª etapa. Por fortuna, no hubo que lamentar víctimas.

España vio nacer en 1978 a Bernard Hinault como estrella del ciclismo internacional. Hinault ganaría ese mismo año su primer Tour de Francia. También hubo que suspenderse la última etapa de aquella edición, por causa de revueltas y barricadas que impidieron el transcurso normal de la misma. En 1979 El Pueblo Vasco dejó de patrocinar la ronda española, que corrió una vez más peligro de desaparición. Sin embargo, la empresa Unipublic, la cual sigue organizando las distintas ediciones de la Vuelta en la actualidad, se hizo cargo de la competición. Esto, unido a un aumento de la publicidad y el comienzo de las retransmisiones a través de la televisión, hicieron aumentar aún más el nivel de la Vuelta. En 1982 se produjo el primer caso de desposesión del título por dopaje. Dos días después del término de la competición, Ángel Arroyo (junto a otros cuantos ciclistas) fue descalificado y perdió su victoria en favor de Marino Lejarreta. A pesar de la solicitud del contraanálisis, este volvió a dar positivo.
La edición del año siguiente supuso la primera aparición de los Lagos de Covadonga como final de etapa, una ascensión que se convertiría, con el paso de los años, en la subida más emblemática de la Vuelta a España. En 1984 se disputó la edición que terminó con la diferencia más pequeña entre el primer y el segundo clasificado. Eric Caritoux, un completo desconocido hasta entonces, logró adjudicarse la Vuelta con tan sólo seis segundos de ventaja sobre Alberto Fernández, segundo clasificado. La primera mitad de los años 1990 estuvo marcada por el dominio del suizo Tony Rominger, el primer ciclista que consiguió ganar tres veces la carrera, de forma consecutiva entre 1992 y 1994. La Vuelta, disputada en 1995, coincidió con el cambio de fechas. La Vuelta a España pasó a disputarse en septiembre, cerca ya del final de temporada. Aquel año Laurent Jalabert logró vencer en todas las clasificaciones, algo que nadie más ha logrado en la ronda española.

En 1997, la Vuelta comenzó por primera vez en un país extranjero. Lo hizo en Lisboa, con motivo de la Expo ’98. La ascensión al Alto de l’Angliru forma parte de una etapa por primera vez en 1999, con el triunfo de José María Jiménez, El Chava, cuatro veces ganador de la clasificación de la montaña. La fama del puerto creció rápidamente a causa de su dureza y la espectacularidad de la subida.

Las primeras ediciones de los años 2000 estuvieron marcadas por el dominio de Roberto Heras, que logró alcanzar la victoria también en tres ocasiones, e incluso en 2005 lo consiguió por cuarta vez. Sin embargo, y como ya sucediera en 1982, días después del término de la competición, dio positivo en un control antidopaje, esta vez por consumo de EPO. Dicho positivo fue ratificado tiempo después por el contraanálisis y Heras fue desposeído de su título, que habría sido el cuarto, en beneficio del ruso Denis Menchov. En el 2006, tras una dura pugna con el entonces líder del UCI Pro Tour, el murciano Alejandro Valverde, resulta vencedor el kazajo Alexandre Vinokourov, y en el 2007 la victoria final fue de nuevo para el ruso Denis Menchov.