Washington Capitalsin vuoden 2006 NHL: n varaustilaisuuden ensimmäisellä kierroksella (nro 23) valitsema Varlamov saapui Pohjois-Amerikkaan kaudeksi 2008-2009 neljän Venäjällä vietetyn kauden jälkeen.

neljän ottelun pelikiellon Capitalsiin American Hockey Leaguessa kyseisellä kaudella saanut Varlamov oli 20 vuoden ja 230 päivän ikäinen, kun hän pelasti 31 32 laukauksesta NHL-debyyttinsä Montreal Canadiensia vastaan joulukuussa. 13, 2008. Se teki hänestä nuorimman NHL: ssä pelanneen venäläissyntyisen maalivahdin.

tulokaskaudella 2009-2010 Varlamov johti Washingtonia maalimäärissä-keskiarvolla (2.55) ja nollapelit (kaksi), oli toinen pelejä (26) ja voittaa (15) ja sijoittui kolmanneksi alokas NHL maalivahdit (vähintään 26 peliä) GAA ja säästää prosenttiosuus (.909). Kaudella 2010-2011 hän sijoittui NHL: n maalipörssissä neljänneksi GAA: ssa (2.23).924 säästää prosenttiosuus, rikkomalla Olie Kolzig n Capitals ennätys .920 sijoittuu vuosille 1997-98. Hän ei kuitenkaan aloittanut otteluakaan vuoden 2011 Stanley Cupin pudotuspeleissä, ja 1.heinäkuuta samana vuonna Washington kauppasi hänet Colorado Avalancheen.

Varlamov johdatti Avalanchen voittoon kahdella seuraavalla kaudella. Kaudella 2013-2014 hän hyötyi entisen NHL-maalivahdin Patrick Royn palkkaamisesta Coloradon valmentajaksi ja Francois Allairen asentamisesta maalivahtivalmentajaksi. Varlamov sijoittui toiseksi Vezina Trophy-äänestyksessä ja neljänneksi Hart Trophy-äänestyksessä johdettuaan NHL: ää 41 voitollaan.

hän teki viisivuotisen sopimuksen Avalanchen kanssa tammikuussa. 30, 2014.

Varlamov jäi kaudella 2016-17 vain 24 ottelun mittaiseksi lonkkavamman takia. Hän meni 24-16-6 A: lla .920 säästää prosenttiosuus 2017-18 oli mutta loukkaantui uudelleen ja ei pelaa postseason. Hän jakoi kaudella 2018-19 joukkueen sisäisen maalipörssin voiton Phillipp Grubauerin kanssa 20-19-9 torjuntaprosentilla 2,87 GAA ja .909 säästää prosenttiosuus 49 pelejä.

Islanders teki Varlamovin kanssa nelivuotisen sopimuksen 1.heinäkuuta 2019. Hän oli 19-14-6 tuloksella 2,62 GAA ja a .914 save prosenttiosuus 45 pelejä, kun 2019-20 kausi oli tauolla 12 Maaliskuu takia huolenaiheita ympärillä koronavirus.

kansainvälisillä kentillä Varlamov edusti Venäjää IIHF: n nuorten maailmanmestaruuskilpailuissa vuosina 2006 ja 2007.

NOTES & TRANSACTIONS

• NHL: n toinen tähdistöjoukkue (2014)
• vaihdettiin Washingtonin kautta Coloradoon Coloradon 1.kierroksen varausvuoroon (Filip Forsberg) vuoden 2012 NHL: n varaustilaisuudessa ja Bostonin 2. kierroksen varausvuoroon (aiemmin hankittu, myöhemmin vaihdettu Dallasiin-Dallas valitsi Mike Wintherin) vuoden 2012 NHL: n varaustilaisuudessa 1. heinäkuuta 2011.
• teki vapaana agenttina sopimuksen Jaroslavlin (KHL) kanssa 27.syyskuuta 2012.
• teki vapaana agenttina sopimuksen NY Islandersin kanssa 1.heinäkuuta 2019.