DeChambeau va fer el seu debut al PGA Tour com a aficionat el juny de 2015 al FedEx St. Jude Classic prop de Memphis, Tennessee, i va acabar en el 45è lloc. Va jugar el seu primer campionat major al US Open
a Chambers Bay, però es va perdre per quatre cops. DeChambeau va ser incapaç de defensar el seu títol de la NCAA el 2016 després que el departament atlètic de la SMU va rebre una suspensió de postemporada per part de la NCAA. Va decidir renunciar a la seva última temporada per jugar en diversos esdeveniments abans de convertir-se en professional. Al Masters d'Austràlia de 2015 el novembre, DeChambeau va ser vicecampió amb John Senden i Andrew Evans, dos cops darrere del guanyador Peter Senior. Va ser el baix aficionat al Masters el 2016 i va empatar en el lloc 21.