Vuoden 2017 yleisurheilun MM-kilpailuissa Lontoossa Warholm voitti kultaa 400 metrin aidoissa ajalla 48,35. Hän voitti 400 metrin aitajuoksun euroopanmestaruuden Berliinissä 2018 Norjan ennätysajalla 47,64. Lisäksi hän sijoittui 400 metrillä kahdeksanneksi. Hän voitti 400 metrin sisäratojen euroopanmestaruuden Glasgow'ssa 2019 sisäratojen Euroopan ennätyksellä 45,05.