Wellington Saints (2011)
2011 seizoen
In 2011 speelde Adams voor de Wellington Saints van de National Basketball League. Hij werd niet betaald door de Saints om zijn college eligibility te behouden. Hij werd uitgeroepen tot NBL Rookie of the Year en hielp de Saints het kampioenschap te winnen. In 15 wedstrijden voor de Saints, had hij een gemiddelde van 5,5 punten en 4,1 rebounds per wedstrijd.
Oklahoma City Thunder (2013-2020)
2013-14 seizoen
Op 27 juni 2013 werd Adams als 12e gekozen in de 2013 NBA draft door de Oklahoma City Thunder, waarmee hij de eerste Nieuw-Zeelander werd die in de eerste ronde van een NBA draft werd geselecteerd. Hij werd ook de eerste speler uit Pittsburgh die in de eerste ronde werd geselecteerd sinds 1999, toen Vonteego Cummings werd geselecteerd door de Indiana Pacers met de 26e keuze. Op 12 juli 2013 tekende hij zijn rookie-schaalcontract bij de Thunder. In zijn NBA-debuut op 30 oktober 2013 noteerde Adams twee punten, drie rebounds, één assist en drie overtredingen in 18½ minuut van de bank tegen de Utah Jazz. Op 8 november, in slechts zijn vijfde NBA-wedstrijd, registreerde Adams 17 punten en 10 rebounds in een 119-110 overwinning op de Detroit Pistons. Hij slaagde er niet in beide cijfers te overtreffen voor de rest van het reguliere seizoen. Hij speelde in 81 wedstrijden (20 voor het eerst) en had een gemiddelde van 3,3 punten, 4,1 rebounds (9e onder NBA rookies) en 0,70 blocks (9e onder NBA rookies) in 14,8 minuten. In Game 6 van de Thunder’s tweede ronde playoff series tegen de Los Angeles Clippers, registreerde Adams 10 punten en een season-high 11 rebounds. De Thunder bereikten de Western Conference Finals, waar ze in zes games werden verslagen door de San Antonio Spurs. Aan het slot van het seizoen 2013-14 verdiende Adams de NBA All-Rookie Second Team honours.
2014-15 seizoen
Op 16 november 2014 noteerde Adams een career-high zes blocks in een 69-65 verlies tegen de Houston Rockets. Op 25 december 2014 noteerde hij een season-high 16 punten en een toen-career-high 15 rebounds in een 114-106 zege op de San Antonio Spurs. Op 21 januari 2015 noteerde hij een career-high 20 rebounds in een 105-103 overtime zege op de Washington Wizards. Adams miste in februari en maart 11 wedstrijden op rij met een gebroken ringvinger aan zijn rechterhand. Hij scoorde in het seizoen 2014-15 drie keer een season-high van 16 punten.
seizoen 2015-16
Op 10 januari 2016 evenaarde Adams zijn career high van 17 punten in een 115-110 verlies tegen de Portland Trail Blazers. Op 12 april 2016, in de reguliere seizoensfinale van de Thunder, had Adams opnieuw een 17-punts prestatie in een 102-98 verlies tegen de San Antonio Spurs. In Game 2 van de Thunder’s tweede ronde playoff-serie tegen de Spurs, noteerde Adams 12 punten en 17 rebounds. In Game 4 scoorde hij 16 punten. Adams hielp de Thunder voor de tweede keer in drie jaar naar de Western Conference Finals, waar hij in Game 1 tegen de Golden State Warriors 16 punten en 12 rebounds liet noteren. Ondanks een 3-1 voorsprong in de serie werden de Thunder in zeven games verslagen door de Warriors.
2016-17 seizoen
Op 31 oktober 2016 tekende Adams een contractverlenging van vier jaar en 100 miljoen dollar bij de Thunder. Op 22 november 2016 scoorde Adams een career-high van 20 punten in een 111-109 verlies tegen de Los Angeles Lakers. Hij overtrof dat cijfer op 9 december 2016, door 24 punten te scoren in een 102-99 verlies tegen de Houston Rockets. Zijn 17 punten in de eerste helft waren een career high voor een helft.
2017-18 seizoen
Op 1 december 2017 scoorde Adams een career-high 27 punten op perfect schieten vanaf het veld en de vrije worplijn om de Thunder te helpen de Minnesota Timberwolves 111-107 te verslaan. Op 2 februari 2018 had hij 23 punten en 12 rebounds in een 114-100 verlies tegen de New Orleans Pelicans, waardoor hij 3.000 carrière punten bereikte. Hij voegde zich bij Kevin Durant en Serge Ibaka als de enige Thunder-spelers met ten minste 3.000 loopbaanpunten en 350 loopbaanblokken. Op 13 februari 2018 noteerde Adams 22 punten en 17 rebounds in een 120-112 verlies tegen de Cleveland Cavaliers. Twaalf van zijn 17 rebounds tegen de Cavaliers waren offensief, waarmee hij de eerste Thunder-speler ooit werd die 12 offensieve rebounds pakte in een wedstrijd. In Game 6 van de Thunder’s eerste-ronde play-offserie tegen de Utah Jazz noteerde Adams 19 punten en 16 rebounds in een 96-91 verlies, omdat de Thunder uit de play-offs boog met een 4-2 nederlaag.
2018-19 seizoen
Op 17 november 2018 scoorde Adams 26 punten in een 110-100 zege op de Phoenix Suns. Op 14 december noteerde hij 26 punten en 14 rebounds in een 109-98 verlies tegen de Denver Nuggets. Op 19 december noteerde hij 20 punten en een career-high 23 rebounds in een 132-113 zege op de Sacramento Kings. Op 3 maart 2019 noteerde hij 13 punten en 22 rebounds in een 99-95 zege op de Memphis Grizzlies.
New Orleans Pelicans (2020-heden)
Op 24 november 2020 werd Adams verhandeld aan de New Orleans Pelicans. Als onderdeel van de deal tekende hij een verlenging van twee jaar en 35 miljoen dollar bij de Pelicans.