Dopo quattro anni da Under-23 e uno da Elite, passa professionista a inizio 2004 con la De Nardi del suo concittadino Gianluigi Stanga, squadra bergamasca con sede a Ponte San Pietro. In stagione partecipa al Giro d'Italia arrivando 44º.
L'anno successivo la formazione diventa Domina Vacanze e partecipa all'UCI ProTour. Vanotti sfiora la vittoria in una tappa del Giro d'Italia, da Lissone a Varazze. L'anno dopo la squadra cambia ancora nome dopo la fusione con il Team Wiesenhof e diventa Team Milram. Vanotti però vi rimane solo nel 2006 per poi trasferirsi alla Liquigas nel 2007, stagione in cui ottiene la sua prima e unica vittoria da professionista, una tappa della Settimana Ciclistica Lombarda nella sua città d'origine, Bergamo.
Nel 2013 cambia squadra, passando all'Astana, in cui segue l'amico Vincenzo Nibali. Rimane con la formazione kazaka fino a tutto il 2016. Ad inizio 2017 lascia il ciclismo professionistico e fonda una società di turismo sportivo, la Vanotti Cycle Camp.
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