Wiggins, primer británico vencedor del Tour, superó al alemán Tony Martin, plata, por 42 segundos y a su compatriota Chris Froome, bronce, por un minuto y ocho segundo.
El vigente campeón olímpico, el suizo Fabian Cancellara, séptimo, no pudo subirse al podio cuatro días después de haber sufrido una caída en la prueba en línea.
A los 32 años, Wiggins se lleva su cuarta medalla de oro en unos Juegos, la primera en ruta.
Con sus siete metales olímpicos, se convierte también en el atleta británico más laureado de todos los tiempos, superando a la leyenda del remo Steve Redgrave, con seis, aunque cinco de oro.
En el circuito con salida y meta en Hampton Court, el palacio preferido del rey Enrique VIII, Wiggins salió menos rápido que Martin.
Pese a tener cinco segundos de retraso frente al alemán después de los primeros siete kilómetros, el inglés se recuperó en la parte más rodante del recorrido y aumentó su ventaja.
El español Luis León Sánchez, que tuvo que cambiar de bicicleta justo después de la salida, fue superado por Wiggins que había salido seis minutos después y terminó en la 32ª posición.