Wellington Saints (2011)
Stagione 2011
Nel 2011, Adams ha giocato per i Wellington Saints della National Basketball League. È stato pagato dai Saints per mantenere la sua eleggibilità al college. È stato nominato Rookie of the Year della NBL e ha aiutato i Saints a vincere il campionato. In 15 partite per i Saints, ha avuto una media di 5,5 punti e 4,1 rimbalzi a partita.
Oklahoma City Thunder (2013-2020)
stagione 2013-14
Il 27 giugno 2013, Adams è stato selezionato con la dodicesima scelta assoluta nel draft NBA 2013 dagli Oklahoma City Thunder, diventando il primo neozelandese ad essere selezionato al primo turno di un draft NBA. Diventa anche il primo giocatore di Pittsburgh ad essere selezionato al primo giro dal 1999, quando Vonteego Cummings fu selezionato dagli Indiana Pacers con la 26ª scelta assoluta. Il 12 luglio 2013 firmò il suo contratto da rookie con i Thunder. Nel suo debutto in NBA il 30 ottobre 2013, Adams registrò due punti, tre rimbalzi, un assist e tre falli in 18 minuti e mezzo dalla panchina contro gli Utah Jazz. L’8 novembre, nella sua sola quinta partita NBA, Adams registrò 17 punti e 10 rimbalzi in una vittoria 119-110 contro i Detroit Pistons. Non riuscì a superare nessuno dei due segni per il resto della stagione regolare. È apparso in 81 partite (20 partenze) e ha avuto una media di 3,3 punti, 4,1 rimbalzi (9° tra i rookie NBA) e 0,70 blocchi (9° tra i rookie NBA) in 14,8 minuti. In gara 6 del secondo turno di playoff dei Thunder contro i Los Angeles Clippers, Adams ha registrato 10 punti e un season-high di 11 rimbalzi. I Thunder raggiunsero le finali della Western Conference, dove furono sconfitti dai San Antonio Spurs in sei partite. Alla conclusione della stagione 2013-14, Adams si guadagnò gli onori dell’NBA All-Rookie Second Team.
Stagione 2014-15
Il 16 novembre 2014, Adams registrò un career-high di sei blocchi in una sconfitta 69-65 contro gli Houston Rockets. Il 25 dicembre 2014, registrò un season-high di 16 punti e un allora career-high di 15 rimbalzi in una vittoria 114-106 contro i San Antonio Spurs. Il 21 gennaio 2015, registrò un career-high di 20 rimbalzi in una vittoria 105-103 ai supplementari contro i Washington Wizards. Adams ha saltato 11 partite consecutive nei mesi di febbraio e marzo con un dito anulare rotto alla mano destra. Ha segnato un season-high di 16 punti tre volte durante la stagione 2014-15.
Stagione 2015-16
Il 10 gennaio 2016, Adams ha pareggiato il suo career high di 17 punti in una sconfitta 115-110 contro i Portland Trail Blazers. Il 12 aprile 2016, nella finale di regular-season dei Thunder, Adams ebbe un’altra prestazione da 17 punti in una sconfitta 102-98 contro i San Antonio Spurs. In gara 2 della serie di playoff di secondo turno dei Thunder contro gli Spurs, Adams registrò 12 punti e 17 rimbalzi. In gara 4, ha segnato 16 punti. Adams ha aiutato i Thunder ad avanzare alle finali della Western Conference per la seconda volta in tre anni, dove in gara 1 contro i Golden State Warriors, ha registrato 16 punti e 12 rimbalzi. Pur salendo 3-1 nella serie, i Thunder furono sconfitti in sette partite dai Warriors.
Stagione 2016-17
Il 31 ottobre 2016, Adams firmò un’estensione contrattuale di quattro anni e 100 milioni di dollari con i Thunder. Il 22 novembre 2016, Adams segnò un career-high di 20 punti in una sconfitta 111-109 contro i Los Angeles Lakers. Superò quel punteggio il 9 dicembre 2016, segnando 24 punti in una perdita 102-99 contro gli Houston Rockets. I suoi 17 punti nel primo tempo furono un career high per un tempo.
Stagione 2017-18
Il 1º dicembre 2017, Adams segnò un career-high di 27 punti con un tiro perfetto dal campo e dalla linea del tiro libero per aiutare i Thunder a battere i Minnesota Timberwolves 111-107. Il 2 febbraio 2018, ebbe 23 punti e 12 rimbalzi in una sconfitta 114-100 contro i New Orleans Pelicans, raggiungendo 3.000 punti in carriera. Si unì a Kevin Durant e Serge Ibaka come unici giocatori dei Thunder con almeno 3.000 punti in carriera e 350 blocchi in carriera. Il 13 febbraio 2018, Adams registrò 22 punti e 17 rimbalzi in una sconfitta 120-112 contro i Cleveland Cavaliers. Dodici dei suoi 17 rimbalzi contro i Cavaliers erano offensivi, diventando il primo giocatore dei Thunder in assoluto ad afferrare 12 rimbalzi offensivi in una partita. In gara 6 della serie di playoff del primo turno dei Thunder contro gli Utah Jazz, Adams registrò 19 punti e 16 rimbalzi in una sconfitta 96-91, mentre i Thunder si inchinarono fuori dai playoff con una sconfitta 4-2.
Stagione 2018-19
Il 17 novembre 2018, Adams ha segnato 26 punti in una vittoria 110-100 contro i Phoenix Suns. Il 14 dicembre, ha registrato 26 punti e 14 rimbalzi in una sconfitta 109-98 contro i Denver Nuggets. Il 19 dicembre, ha registrato 20 punti e un career-high di 23 rimbalzi in una vittoria 132-113 contro i Sacramento Kings. Il 3 marzo 2019, registrò 13 punti e 22 rimbalzi in una vittoria 99-95 contro i Memphis Grizzlies.
New Orleans Pelicans (2020-presente)
Il 24 novembre 2020, Adams fu scambiato con i New Orleans Pelicans. Come parte dell’accordo, firmò un’estensione di due anni e 35 milioni di dollari con i Pelicans.