ורהולם החל את הקריירה הספורטיבית שלו כמתחרה במגוון ענפי ריצה, קפיצות ובקרב עשר.
הוא זכה במדליית זהב בקרב שמונה באליפות העולם באתלטיקה עד גיל 18 שנערכה ב-2013 בדונצק. ב-2014 זכה באליפות נורווגיה בריצת 400 מטר ובריצת 110 מטר משוכות, כמו כן זכה בשלוש מדליות זהב ובמדליית כסף באליפות נורווגיה באולם. באותה שנה הוא סיים עשירי בקרב עשר באליפות העולם באתלטיקה עד גיל 19. ב-2015 זכה במדליית כסף בריצת 400 מטר ובמדליית כסף בקרב עשר באליפות אירופה עד גיל 20. באליפות נורווגיה זכה במדליות זהב בריצת 400 מטר ובריצת 400 מטר משוכות ובמדליות כסף בקפיצה לרוחק ובריצת 110 מטר משוכות.
2016
ב-2016 זכה שוב במדליות זהב בריצת 400 מטר ו-400 מטר משוכות באליפות נורווגיה. באולימפיאדת ריו דה ז'ניירו ייצג את נורווגיה בריצת 400 מטר משוכות, הוא קבע במוקדמות שיא נורווגיה של 48.49 שניות, אך בחצי הגמר סיים רק רביעי במקצה שלו בתוצאה של 48.81 שניות ולא העפיל לגמר.
לאחר האולימפיאדה החליט להתמקד רק בריצת 400 מטר משוכות.
2017
ביוני 2017 קבע שיא נורווגי חדש בריצת 400 מטר משוכות, 48.25 שניות.
באליפות העולם זכה במדליית זהב בתוצאה של 48.35 שניות. בתחרות ליגת היהלום ברומא שהתקיימה במאי 2018 שיפר את שיאו ל-47.82 שניות, בתחרות ליגת היהלום בסטוקהולם שיפר את שיאו ל-47.81 שניות ובתחרות ליגת היהלום בלונדון ביולי 2018 שיפר אותו שוב ל-47.65 שניות
2018
אלוף אירופה
באליפות אירופה שנערכה בברלין הוא זכה במדליית זהב בתוצאה של 47.64 שניות, לפני יסמאני קופלו מטורקיה (47.81 שניות) ותומאס בר מאירלנד (48.31 שניות) וסיים במקום שמיני בריצת 400 מטר. אל הגמר הוא עלה מהמקום השלישי, כשקבע בשלב חצי הגמר תוצאה של 44.91 שניות.
2019
בתחרות באולם שנערכה בינואר, ורהולם שבר את שיאו האישי בריצת 400 מטר והקדים את פאבל מסלק, כשקבע תוצאה של 45.56 שניות. באליפות אירופה באולם זכה במדליית זהב בתוצאה של 45.05 שניות, המהווה שיא נורווגי, שיא אליפות והשוואה של השיא האירופי שקבע תומאס שנליבה ממזרח גרמניה ב-1988.
בתחרות ליגת היהלום באוסלו, סיים ורהולם במקום הראשון בריצת 400 מטר משוכות בשיא אירופה ובשיא תחרות חדש של 47.33 שניות. בתחרות ליגת היהלום בלונדון שיפר את השיא וקבע תוצאה של 47.12 שניות. בגמר סבב ליגת היהלום שנערך בבריסל, ורהולם התחרה לראשונה נגד ראיי בנג'מין, שמדורג שלישי בכל הזמנים בריצת 400 משוכות (47.02 שניות) ביחד עם אדווין מוזס. ורהולם ניצח את ראי בנג'מין וזכה בגביע היהלום, לאחר ששבר את שיאו האירופאי ואת שיא ליגת היהלום, וקבע תוצאה של 46.92 שניות, תוצאה שממקמת אותו במקום השני בכל הזמנים, אחרי שיאן העולם קווין יאנג. בנג'מין סיים שש מאיות השנייה אחריו, מה שהעלה אותו למקום השלישי בכל הזמנים ביחד עם עבד א-רחמן סמבא.
באליפות העולם שמר על תוארו כשזכה במדליית זהב בתוצאה של 47.42 שניות.
2020
בתחרות ליגת היהלום בסטוקהולם שנערכה ב-23 באוגוסט ניצח ורהולם בריצת 400 מטר משוכות בשיא אירופה חדש של 46.87 שניות, זאת על אף שפגע באופן גס במשוכה האחרונה, ובכך התקרב פעם נוספת לשיאו של יאנג, שעומד על 46.78 שניות. שעה וחצי לאחר מכן הוא ניצח גם בריצת 400 מטר, וקבע תוצאה של 45.05 שניות.
2021
בתחרות ליגת היהלום שנערכה באוסלו שנערכה ב-1 ביולי ניצח ורהולם בריצת 400 מטר משוכות בשיא עולם חדש של 46.70 שניות, שיפור של 8 מאיות לשיא בן 29 השנים של קווין יאנג מארצות הברית (46.78 שניות).
חודשיים לאחר מכן, באולימפיאדת טוקיו, זכה ורהולם במדליית הזהב בריצת 400 מטר משוכות לאחר שקבע שיא עולם חדש של 45.94 שניות, שיפור משמעותי של 76 מאיות השנייה לשיא העולם הקודם בו החזיק. הוא הקדים את ראיי בנג'מין האמריקאי, שקבע גם הוא תוצאה טובה באופן ניכר משיא העולם הקודם (46.17 שניות) ואת אליסון דוס סנטוס הברזילאי (46.72 שניות).
באליפות אירופה שנערכה במינכן, גרמניה באוגוסט זכה במדליית זהב בריצת 400 מטר משוכות בשיא אליפות חדש של 47.12 שניות, לפני ווילפריד הפי מצרפת (48.56 שניות) ויסמאני קופלו מטורקיה (48.78 שניות).