Po sezonie zadeklarował się do wzięcia udziału w drafcie do NBA.
NBA Portland Trail Blazers Został wybrany w pierwszej rundzie draftu 2001 z 19 numerem. Zaczął grać na pozycji silnego skrzydłowego. W pierwszym sezonie na parkietach NBA, w ciągu 41 gier, zdobywał średnio 2,8 punktu i 1,7 zbiórki na mecz. Po sezonie 2003/04 zdobył nagrodę dla zawodnika, który poczynił największy postęp, zdobywając średnio 20,1 punktu i 10,5 zbiórki w ciągu 81 meczów sezonu regularnego. W listopadzie 2004 podpisał warte 84 miliony dolarów przedłużenie kontraktu z Blazers na kolejne 6 lat. W sezonie 2006/07 zdobywał średnio 23,6 punktów i 10,1 zbiórek na mecz. Pod koniec marca 2007 nabawił się kontuzji dłoni, przez którą był zmuszony do wcześniejszego zakończenia sezonu. W ostatnim meczu w Portland, jeszcze przed kontuzją, uzyskał swój rekord kariery – 43 punkty, dołączając do tego 17 zbiórek.
New York Knicks 28 czerwca 2007 Randolph, razem z Danem Dickau, Fredem Jonesem i prawami do Demetrisa Nicholsa, został wysłany do New York Knicks w zamian za Steve'a Francisa, Channinga Frye'a i wybór w drugiej rundzie draftu 2008.