Niemann a été le golfeur numéro un du classement mondial des amateurs pendant 44 semaines, de mai 2017 à avril 2018, date à laquelle il est devenu professionnel ! Niemann prévoyait de jouer à l’université de Floride du Sud, mais il n’a pas pu y être admis en raison de ses résultats au TOEFL…

Niemann a remporté la médaille Mark H. McCormack 2017 pour avoir été le joueur le mieux classé au classement mondial des amateurs de golf à la fin de la saison, ce qui lui a permis d’être admis à l’U.S. Open 2018 et à The Open 2018. Il a remporté le championnat amateur d’Amérique latine 2018, ce qui lui a permis d’être admis au Masters Tournament 2018.

Niemann a renoncé à ces exemptions à l’U.S. Open et à l’Open Championship 2018 pour devenir professionnel avant le Valero Texas Open 2018, où il a terminé 6e de son premier tournoi en tant que golfeur professionnel. Il a obtenu le statut de membre temporaire spécial sur le PGA Tour pour le reste de l’année 2018 grâce à une 6ème place au Memorial Tournament, son troisième top 10 en seulement cinq départs sur le circuit. Il a obtenu une carte du PGA Tour pour la saison 2018-19, après un quatrième top 10 (5ème à The Greenbrier) en huit tournois. Niemann rejoint Jordan Spieth (2013) et Jon Rahm (2016) parmi les golfeurs qui ont pu contourner complètement les finales du Web.com Tour et obtenir des cartes du PGA Tour après avoir commencé la saison sans aucun statut.

En septembre 2019, Niemann a remporté A Military Tribute au Greenbrier pour sa première victoire sur le PGA Tour. Il est devenu le premier vainqueur du PGA Tour originaire du Chili, et le plus jeune vainqueur international du PGA Tour depuis 1923.