geselecteerd door de Washington Capitals in de eerste ronde (nr. 23) van de 2006 NHL Draft, Varlamov arriveerde in Noord-Amerika voor het seizoen 2008/09 na vier seizoenen in Rusland.Varlamov was 20 jaar en 230 dagen oud toen hij 31 van de 32 schoten redde om zijn NHL-debuut te winnen tegen de Montreal Canadiens op Dec. 13, 2008. Daarmee was hij de jongste in Rusland geboren Keeper die in de NHL speelde.een rookie in 2009-10, Varlamov leidde Washington in doelpunten-tegen gemiddelde (2.55) en shutouts (twee), werd tweede in wedstrijden (26) en wint (15) en eindigde derde onder rookie NHL Keepers (minimaal 26 wedstrijden) in GAA en save percentage (.909). In 2010-11, hij eindigde als vierde in de NHL in GAA (2,23 )en had een.924 save percentage, breken olie Kolzig ‘ s hoofdletters record van .920 in 1997-1998. Op 1 juli van dat jaar verruilde Washington hem voor de Colorado Avalanche.Varlamov leidde de lawine in de volgende twee seizoenen. In 2013-14 profiteerde hij van het inhuren van Patrick Roy, een voormalige NHL Keeper, als coach van Colorado en de installatie van Francois Allaire als de keeper. Varlamov eindigde tweede in de Vezina Trophy stemming en vierde in de Hart Trophy balloting na het leiden van de NHL met 41 overwinningen.hij tekende een vijfjarig contract bij The Avalanche op Jan. 30, 2014.Varlamov was beperkt tot 24 wedstrijden in het seizoen 2016/17 vanwege een heupblessure. Hij ging 24-16-6 met een .920 save percentage in 2017-18 werd maar opnieuw geblesseerd en speelde niet in het naseizoen. In 2018-19 splitste hij de doeltendentaken met Phillipp Grubauer en werd 20-19-9 met een 2.87 GAA en .909 bespaar percentage in 49 spellen.op 1 juli 2019 tekende Varlamov een contract voor vier jaar. Hij was 19-14-6 met een 2.62 GAA en een .914 save percentage in 45 wedstrijden toen het seizoen 2019-20 op 12 maart werd onderbroken vanwege bezorgdheid over het coronavirus.op het internationale podium vertegenwoordigde Varlamov Rusland op het IIHF Wereldkampioenschap voor junioren in 2006 en 2007.

NOTES & transacties

• NHL Second All-Star Team (2014)
• verhandeld naar Colorado door Washington voor Colorado ’s 1ste ronde pick (Filip Forsberg) in 2012 NHL Draft en Boston’ s 2de ronde pick (eerder overgenomen, later verhandeld naar Dallas – Dallas geselecteerde Mike Winther) in 2012 NHL Draft, 1 juli 2011.
• ondertekend als een vrije agent door Yaroslavl( KHL), 27 September 2012.
• ondertekend als een vrije agent door NY Islanders, 1 juli 2019.