본래 쇼트트랙 선수였으나, 2009년에 롱 트랙으로 돌아온 후 스피드 스케이팅 장거리 부문에 도전하여 국가대표로 선발되었다. 2010년 2월 14일, 캐나다 밴쿠버에서 열린 동계 올림픽 5000ｍ에서 6분 16초95의 기록으로 은메달을 획득하였다. 2월 23일에 열렸던 10,000m에서는 12분 58초 55로 대한민국 신기록 및 올림픽 신기록을 세우며 금메달을 획득하였다. 2014년 소치 동계 올림픽에서 스피드스케이팅 남자 팀추월 은메달, 2018년 평창 동계 올림픽에서 스피드스케이팅 남자 팀추월 은메달, 스피드스케이팅 남자 매스스타트 금메달을 획득했다.

'빙속 철인' 이승훈(30·대한항공)이 동계올림픽에서 처음 열린 매스스타트 초대 챔피언에 올라 아시아 스피드스케이팅의 '살아있는 전설'이 됐다. 이승훈은 2018년 2월 24일 강릉스피드스케이팅경기장에서 열린 2018 평창동계올림픽 남자 매스스타트에서 금메달을 추가해 개인 통산 5번째 올림픽 메달(금 3, 은 2)을 수확하면서 아시아 선수 최초로 올림픽 스피드스케이팅 종목서 5개의 메달을 따냈다.