Víctor Hugo Peña werd in 1997 beroepswielrenner bij Telecom-Flavia. Van 2001 tot en met 2004 maakte hij deel uit van de US Postal-formatie. Peña reed bij US Postal in 2001, 2002 en 2003 de Ronde van Frankrijk in dienst van Lance Armstrong. In 2003 was Peña de eerste Colombiaanse drager van de gele trui in de Ronde van Frankrijk. Na de ploegentijdrit, die door US Postal Service gewonnen werd, was hij de hoogst geklasseerde renner en zodoende mocht hij de trui aantrekken. Hij behield het geel drie dagen.
Na het seizoen 2012 zette Peña een punt achter zijn wielercarrière.