Santos de Wellington (2011)
Temporada 2011
En 2011, Adams jugó en los Santos de Wellington de la Liga Nacional de Baloncesto. No fue pagado por los Saints para mantener su elegibilidad universitaria. Fue nombrado Novato del Año de la NBL y ayudó a los Saints a ganar el campeonato. En 15 partidos con los Saints, promedió 5,5 puntos y 4,1 rebotes por partido.
Oklahoma City Thunder (2013-2020)
Temporada 2013-14
El 27 de junio de 2013, Adams fue seleccionado con la duodécima elección global en el draft de la NBA de 2013 por los Oklahoma City Thunder, convirtiéndose en el primer neozelandés en ser seleccionado en la primera ronda de un draft de la NBA. También se convirtió en el primer jugador de Pittsburgh en ser seleccionado en la primera ronda desde 1999, cuando Vonteego Cummings fue seleccionado por los Indiana Pacers con la 26ª elección global. El 12 de julio de 2013 firmó su contrato de escala de novato con los Thunder. En su debut en la NBA el 30 de octubre de 2013, Adams registró dos puntos, tres rebotes, una asistencia y tres faltas en 18½ minutos desde el banquillo contra los Utah Jazz. El 8 de noviembre, en apenas su quinto partido en la NBA, Adams registró 17 puntos y 10 rebotes en una victoria por 119-110 sobre los Detroit Pistons. No superó ninguna de las dos marcas durante el resto de la temporada regular. Participó en 81 partidos (20 como titular) y promedió 3,3 puntos, 4,1 rebotes (9º entre los novatos de la NBA) y 0,70 tapones (9º entre los novatos de la NBA) en 14,8 minutos. En el sexto partido de la segunda ronda de la serie de playoffs de los Thunder contra los Clippers de Los Ángeles, Adams anotó 10 puntos y 11 rebotes, la cifra más alta de la temporada. Los Thunder llegaron a las finales de la Conferencia Oeste, donde fueron derrotados por los San Antonio Spurs en seis partidos. Al final de la temporada 2013-14, Adams obtuvo honores del Segundo Equipo de Novatos de la NBA.
Temporada 2014-15
El 16 de noviembre de 2014, Adams registró un récord de carrera de seis bloqueos en una derrota por 69-65 ante los Houston Rockets. El 25 de diciembre de 2014, registró un máximo de temporada de 16 puntos y un máximo de carrera de 15 rebotes en una victoria de 114-106 sobre los San Antonio Spurs. El 21 de enero de 2015, registró un récord de carrera de 20 rebotes en una victoria en la prórroga por 105-103 sobre los Washington Wizards. Adams se perdió 11 partidos consecutivos en febrero y marzo por una fractura en el dedo anular de la mano derecha. Anotó un máximo de temporada de 16 puntos en tres ocasiones durante la temporada 2014-15.
Temporada 2015-16
El 10 de enero de 2016, Adams empató el máximo de su carrera con 17 puntos en una derrota por 115-110 ante los Portland Trail Blazers. El 12 de abril de 2016, en el final de la temporada regular de los Thunder, Adams tuvo otra actuación de 17 puntos en una derrota por 102-98 ante los San Antonio Spurs. En el segundo partido de la serie de segunda ronda de los Thunder contra los Spurs, Adams registró 12 puntos y 17 rebotes. En el cuarto partido, anotó 16 puntos. Adams ayudó a los Thunder a llegar a las Finales de la Conferencia Oeste por segunda vez en tres años, donde en el primer partido contra los Golden State Warriors anotó 16 puntos y 12 rebotes. A pesar de ir arriba 3-1 en la serie, los Thunder fueron derrotados en siete juegos por los Warriors.
Temporada 2016-17
El 31 de octubre de 2016, Adams firmó una extensión de contrato de cuatro años y 100 millones de dólares con los Thunder. El 22 de noviembre de 2016, Adams anotó el máximo de su carrera, 20 puntos, en una derrota por 111-109 ante Los Ángeles Lakers. Superó esa marca el 9 de diciembre de 2016, anotando 24 puntos en una derrota por 102-99 ante los Houston Rockets. Sus 17 puntos en la primera mitad fueron el máximo de su carrera para una mitad.
Temporada 2017-18
El 1 de diciembre de 2017, Adams anotó el máximo de su carrera con 27 puntos en un tiro perfecto de campo y en la línea de tiros libres para ayudar a los Thunder a vencer a los Minnesota Timberwolves por 111-107. El 2 de febrero de 2018, tuvo 23 puntos y 12 rebotes en una derrota por 114-100 ante los New Orleans Pelicans, alcanzando los 3.000 puntos en su carrera. Se unió a Kevin Durant y Serge Ibaka como los únicos jugadores de los Thunder con al menos 3.000 puntos y 350 tapones en su carrera. El 13 de febrero de 2018, Adams registró 22 puntos y 17 rebotes en una derrota por 120-112 ante los Cleveland Cavaliers. Doce de sus 17 rebotes contra los Cavaliers fueron ofensivos, convirtiéndose en el primer jugador de los Thunder en coger 12 rebotes ofensivos en un partido. En el sexto partido de la serie de playoffs de primera ronda de los Thunder contra los Utah Jazz, Adams registró 19 puntos y 16 rebotes en una derrota por 96-91, en la que los Thunder se despidieron de los playoffs con una derrota por 4-2.
Temporada 2018-19
El 17 de noviembre de 2018, Adams anotó 26 puntos en una victoria por 110-100 contra los Phoenix Suns. El 14 de diciembre, registró 26 puntos y 14 rebotes en una derrota por 109-98 ante los Denver Nuggets. El 19 de diciembre, registró 20 puntos y un récord de carrera de 23 rebotes en una victoria por 132-113 sobre los Sacramento Kings. El 3 de marzo de 2019, registró 13 puntos y 22 rebotes en una victoria por 99-95 sobre los Memphis Grizzlies.
Pelicans de Nueva Orleans (2020-actualidad)
El 24 de noviembre de 2020, Adams fue traspasado a los Pelicans de Nueva Orleans. Como parte del acuerdo, firmó una extensión de dos años y 35 millones de dólares con los Pelicans.