Han vann Giro d'Italia för amatörer 1972, och året därpå blev han professionell med det italienska stallet Jollicermica. Battaglin gjorde sin debut i Grand Tour-sammanhang samma år när han tävlade i Giro d'Italia och han slutade trea på etapp 4 efter Eddy Merckx och José Manuel Fuente. Efter halva tävlingen var han placerad på andraplats i sammandraget efter Merckx men han tappade den sedan till Felice Gimondi. 21 år gammal slutade han trea i tävlingen.[1]
Han bar Giro d'Italias rosa ledartröjan under fem dagar under Giro d'Italia 1975. Under 1979 tog han hem bergsmästartröjan i Tour de France och 1980 slutade han trea i Giro d'Italia.
Under säsongen 1981 vann han Vuelta a España efter att ha vunnit den tionde etappen och därefter burit ledartröjan i tävlingen till och med slutet. Det enda hotet mot vinsten var Pedro Muñoz. Tre dagar senare började Giro d'Italia 1981 och Battaglin stod återigen på startlinjen. Han vann den 19:e etappen och tog därefter den rosa ledartröjan från Silvano Contini. Den sista etappen var ett tempolopp och efter etappen stod det klart att Giovanni Battaglin hade vunnit tävlingen före den svenska cyklisten Tommy Prim.[2] Giovanni Battaglin blev den andra cyklisten, efter Eddy Merckx, att vinna en dubbel på Vuelta a España och Giro d'Italia under samma år.
Battaglin avslutade sin karriär efter säsongen 1984. Redan under 1982 hade han startat en cykelfabrik i sin hemstad. Under 2002 sponsrade företaget det italienska stallet Ceramiche Panaria Fiordo.
