Ullrich voitti olympiakultaa 10 kilometrin matkalla vuoden 1980 olympialaisissa. Samoissa kisoissa hän saavutti myös hopeaa 20 kilometrillä sekä viestissä, jossa hän saavutti olympiapronssia neljä vuotta aikaisemmin. MM-kilpailuissa hän saavutti yhdeksän maailmanmestaruutta vuosien 1978–1983 välisenä aikana. Maailmancupin Ullrich voitti neljä kertaa vuosina 1978, 1980, 1981 ja 1982.
Urheilu-uransa jälkeen Ullrich on toiminut sekä Saksan ampumahiihtomaajoukkueen että Saksan maastohiihtomaajoukkueen päävalmentajana.
