Hij werd zowel in de ronde van Frankrijk van 1977 als van 1979 positief bevonden op het gebruik van doping. Hij kreeg in beide gevallen een tijdstraf toegewezen. In de Ronde van Frankrijk van 1983 werd hij opnieuw positief bevonden. Zoetemelk vocht de beslissing aan bij de rechter. Het proces duurde enkele jaren en hierin bleek dat het dopingonderzoek niet sluitend was geweest en er geen schuldige kon worden aangewezen.

Zoetemelk nam 16 maal deel aan de Ronde van Frankrijk, reed hem altijd uit (een recordaantal) en behaalde meestal een plek bij de eerste tien: achtste, vijfde, vierde (3 x), tweede (6 x) en eerste (1 x) in 1980. Aan zijn zes tweede plaatsen in de Ronde van Frankrijk hield Zoetemelk de bijnaam “eeuwige tweede” over. Hij won overigens in 1973 de witte trui in de Tour de France, toen nog gekoppeld aan het combinatieklassement.

Na Jan Janssen (1968) was hij de tweede Nederlandse Tourwinnaar. Zoetemelk beschikte in 1980 over alle kwaliteiten die een Tourwinnaar nodig heeft: sterk zijn in tijdritten en in de bergetappes, en een goede ploeg (de ploeg-Post). In 1982 werd hij wederom tweede; in 1983 leek hij op weg naar een nieuwe zege toen een positieve dopingtest hem mentaal uitschakelde. Later kreeg hij eerherstel.

Een filmpje over de carrière van Joop.