5 maja 2012 w niemieckim Erfurcie niepokonany Pulew zmierzył się o wakujące mistrzostwo Europy z Alexandrem Dimitrenko. Bułgar zdobył tytuł, nokautując rywala w 11. rundzie. 29 września 2012 obronił pas, wygrywając przez nokaut z niepokonanym wcześniej Rosjaninem Aleksandrem Ustinowem. Stawką walki była ponadto pozycja pretendenta nr 1 do mistrzostwa świata IBF.
24 sierpnia 2013 w Mecklenburg-Vorpommern pokonał jednogłośnie na punkty Tony Thompsona.
14 grudnia 2013 na gali w Neubrandenburgu Pulew obronił interkontynentalny tytuł federacji IBF, pokonując przez techniczny nokaut w czwartej rundzie Amerykanina Joeya Abella.
15 listopada 2014 przegrał przez nokaut w 5 rundzie walkę o tytuł mistrza świata federacji IBF w wadze ciężkiej z Władimirem Kliczko. Bułgar czterokrotnie był liczony.
27 października 2018 w Sofii pokonał jednogłośnie na punkty Hughie Fury'ego (21-2, 11 KO).
14 grudnia 2023 w Costa Mesie pokonał jednogłośną decyzją sędziowską Andrzeja Wawrzyka. 7 grudnia 2024 roku na gali w Sofii pokonał jednogłośnie na punkty Manuela Charra (34-5, 16 KO), dzięki czemu wywalczył pas WBA Regular.
Osiągnięcia Boks zawodowy: