Als sportliches Naturtalent begann Warholm seine Karriere im Achtkampf und Zehnkampf, wo er Gold bei den Leichtathletik-Jugendweltmeisterschaften 2013 und Silber bei den Europameisterschaften der Junioren 2015 gewann.
 
Nachdem er sich auf die 400 Meter Hürden konzentrierte, überraschte Warholm seine Wettbewerber, indem er bei den Weltmeisterschaften in London im Alter von nur 21 Jahren die Goldmedaille errang. Am letzten Samstag schrieb Warholm erneut Geschichte und brach den europäischen Rekord über 400 Meter Hürden zum zweiten Mal in diesem Jahr mit einer Zeit von 47.12 Sekunden. Bereits im Juni - angefeuert von seinem Heimpublikum in Oslo - konnte Warholm den europäischen Rekord, der aufgestellt worden war, als er noch nicht geboren war, auf 47.33 Sekunden verbessern.
 
„Karsten ist ein fantastischer Athlet mit einer großartigen Persönlichkeit“, sagte PUMA CEO Bjørn Gulden. „Er ist in sehr starker psychischer Verfassung und arbeitet unermüdlich daran, der Beste zu sein. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit ihm und darauf, ihn auf seinem Weg zu begleiten“.
 
Warholm, der für seinen explosiven Stil sowie seine Entschlossenheit bekannt ist, ein Rennen von Anfang bis Ende anzuführen, gewann Gold bei den Europameisterschaften und den Halleneuropameisterschaften 2018 und 2019. Dabei verbesserte er stets seine eigene Bestzeit und den norwegischen Rekord.