W październiku 2015 r. Kamil Majchrzak dotarł do pierwszego w karierze finału turnieju rangi ATP Challenger Tour w Al-Muhammadii. W ćwierćfinale po raz pierwszy zanotował zwycięstwo nad zawodnikiem z Top 100 rankingu ATP Markiem Cecchinato, natomiast w półfinale odniósł najważniejsze dotąd zwycięstwo w karierze, pokonując rozstawionego z „jedynką” 62. zawodnika świata Pabla Carreño-Bustę. W meczu o tytuł przegrał z Hiszpanem Robertem Carballésem Baeną wynikiem 6:7(4), 2:6.
W grudniu 2022 roku w organizmie Majchrzaka została wykryta obecność niedozwolonych środków poprawiających wydolność. W czerwcu 2023 International Tennis Integrity Agency akceptując tłumaczenia zawodnika, że przyjmował zakazane środki nieświadomie, a także, że wcześniej konsultował się on z dietetykiem, który miał zatwierdzić dany suplement i poświadczyć pozytywnie o jego zawartości zawiesił go na 13 miesięcy.