DeChambeau debutou no PGA Tour como afeccionado en xuño de 2015 no FedEx St. Jude Classic preto de Memphis, Tennessee, e terminou en 45o lugar. Xogou no seu primeiro gran campionato no US Open
en Chambers Bay, pero perdeu o corte por catro golpes. DeChambeau non foi capaz de defender o seu título da NCAA en 2016 despois de que o departamento atlético da SMU recibira unha prohibición de postemporada da NCAA. Decidiu renunciar á súa última tempada para xogar en varios eventos antes de converterse en profesional. No Masters de Australia de 2015 en novembro, DeChambeau foi subcampión con John Senden e Andrew Evans, dous tiros por detrás do gañador Peter Senior. Foi o menor amateur no Masters de 2016 e empatou no 21o lugar.