Stevens 1884. április 22-én vágott neki az útnak egy 50 hüvelykes, fekete zománcozású Columbia kerékpárral, a csomagja pedig egyetlen kormánytáskára korlátozódott: tartalék ing, zoknik, esőkabát, amely sátorként és hálózsákként is szolgált, plusz egy kis revolver. A nyugat-amerikai szekérutakon, vasúti töltéseken és csatornapartokon haladva augusztus 4-én ért Bostonba, ezzel teljesítve a történelem első transzkontinentális amerikai kerékpárútját. A beszámolók szerint a túra több mint egyharmadát gyalog, a biciklit tolva tette meg, amikor az utak járhatatlanná váltak.

Innen Anglián, Franciaországon, Németországon, Ausztrián és Magyarországon át tekert tovább a Balkán felé, majd Konstantinápolyon keresztül Anatólián, Kurdisztánon és Perzsián át jutott el Teheránig, ahol a sah vendégeként vészelte át a telet. A Grand Trunk Road mentén India forróságáról azt írta, hogy napközben „kilencvenöt Fahrenheit-fok árnyékban” jellemzi az időt, ezért inkább alkonyatkor tett meg pár mérföldet, mert az „alkonyi félhomály” szerinte „oly csodálatosan romantikus”. Kínán át haladva néha feldühödött tömegek elől kellett menekülnie, ilyenkor saját visszaemlékezése szerint egyszerűen leszállt és addig tolta a bringát, „amíg a tömeg el nem fáradt” mögötte.

Japán volt útja utolsó szárazföldi állomása: 1886. december 17-én gördült be Jokohamába, ahol útinaplója szerint a körülbelül 21 700 kilométer megtétele után zárta a kerékpárral megtett szakaszt. Innen gőzössel tért vissza San Franciscóba 1887 januárjában; egyes források ezt a hazatérést datálják január 7-re, ezért tekintik ezt a napot a világ körüli biciklitúra „hivatalos” befejezésének.

Stevens a Harper’s Magazine-nak küldött leveleiből és útinaplójából állította össze kétkötetes könyvét Around the World on a Bicycle címmel, amely 1887-ben jelent meg, és hamar sikerkönyv lett a korabeli utazási irodalomban. Egy kortársa úgy írta le előadásait, mintha „Jules Verne saját maga mesélné el Szinbád kalandjait”: nem vadászni vagy téríteni indult, hanem egyszerűen „megnézni az embereket, akik ezen a bolygón élnek”.

Kép: Thomas Stevens Japánban – színezett korabeli kép