Uczęszczał do miejscowej szkoły średniej Compton, gdzie występował w szkolnej drużynie koszykówki. W każdym sezonie zdobywał ponad 20 punktów oraz miał ponad 7 zbiórek na każdy mecz, przez co w 2008 brał udział w meczu McDonald’s All-American Game i wygrał konkurs wsadów odbywający się podczas tegoż meczu. Wystąpił też w meczu wschodzących gwiazd – Nike Hoop Summit. Po ukończeniu szkoły wybrał się na uniwersytet Południowej Kalifornii, gdzie w debiutanckim meczu zdobył 14 punktów. W 2009 jego drużyna zdobyła mistrzostwo konferencji Pac-10, a DeRozan został wybrany jej najbardziej wartościowym zawodnikiem oraz dostał nagrodę najlepszego debiutanta. Wszystkie 35 meczów Trojans rozpoczął w pierwszej piątce, mając przy tym cztery double-double. 8 kwietnia 2009 zgłosił się do draftu do NBA, w którym to został wybrany przez Toronto Raptors z 9 numerem. Podczas weekendu gwiazd NBA 2010 DeRozan wziął udział w konkursie wsadów, gdzie w finale przegrał z Natem Robinsonem. Wystąpił również w 2011, ale tam nie awansował do finału, przegrywając z Blakiem Griffinem i JaValem McGee. W 2014 został wybrany po raz pierwszy do meczu gwiazd NBA. W tym samym roku wystąpił po raz pierwszy w fazie play-off, gdzie Raptors przegrali w pierwszej rundzie z Brooklyn Nets 3-4. 15 lipca 2016 podpisał przedłużenie kontraktu z Raptors, który został zawarty na pięć lat i opiewał na kwotę 139 milionów dolarów. 1 stycznia 2018 poprawił swój rekord kariery, zdobywając 52 punkty w wygranym po dogrywce meczu z Milwaukee Bucks.