Jacques Anquetil gjorde det 1963 och Bernard Hinault 1978. Sedan tog det 39 år innan näste cyklist kunde stoltsera med titlarna i Touren och Vueltan samma år.
På söndagen gjorde en 32-årig britt de båda franska giganterna sällskap i historieböckerna.
Chris Froome trampade runt Spanien över två minuter snabbare än italienaren Vincenzo Nibali. Ilnur Zakarin, Ryssland, slutade trea.
"Det är en fantastisk känsla. Teamet har varit otroligt de senaste månaderna. Jag är skyldig mina stallkamrater ett stort tack", säger Sky-cyklisten i ett pressmeddelande.
Totalsegern var i praktiken klar redan på lördagen, då cykelklassikerns sista utmanande etapp kördes. Men fira kunde inte Froome göra förrän han nådde den spanska huvudstaden på söndagskvällen.
"Jag har haft bra dagar och jag har haft dagar när jag har legat blodig på marken och trott att tävlingen varit över. Det har varit en bergochdalbana. Det var en lättnad att komma till Madrid", säger han.
Italienaren Matteo Trentin vann den sista etappen.
2017: Chris Froome, Storbritannien.
2016: Nairo Quintana, Colombia.
2015: Fabio Aru, Italien.
2014: Alberto Contador, Spanien.
2013: Chris Horner, USA.
2012: Contador.
2011: Juan José Cobo, Spanien.
2010: Vincenzo Nibali, Italien.
2009: Alejandro Valverde, Spanien.
2008: Contador.