Orndorff skrev under med World Wrestling Federation i slutningen af 1983 og debuterede i januar 1984 med “Rowdy” Roddy Piper som sin manager. Piper gav Paul Orndorff kælenavnet “Mr. Wonderful”, et kælenavn, som han har brugt lige siden. Orndorff debuterede i WWF mod Salvatore Bellomo den aften, hvor Hulk Hogan besejrede The Iron Sheik om WWF World Heavyweight Title, og “Hulkamania blev født”, den 23. januar 1984 i Madison Square Garden. Orndorff blev en af de første til at udfordre om verdenstitlen og skød sig direkte op i hovedkampen mindre end en måned efter sin debut. Hogan gjorde sig af med udfordreren og gik videre, mens Orndorff kæmpede mod en række modstandere, bl.a. den interkontinentale mester Tito Santana. Da Piper overfaldt Jimmy Snuka på settet af Piper’s Pit, hjalp Orndorff (såvel som Bob Orton, Jr.) Rowdy One i hans kampe. Orndorff og Piper stod ofte over for Snuka og “The Tonga Kid” i tag team-konkurrencer.
Næsten i slutningen af 1984 bragte Roddy Pipers overfald på Cyndi Lauper (kayfabe) Orndorff og Piper på kollisionskurs med Hulk Hogan og Mr. T. Hogans fejde med Piper betød også, at Orndorff blev skubbet tilbage i billedet af hovedbegivenheden; han besejrede Tony Atlas ved The War to Settle the Score og spillede derefter en rolle i hovedbegivenheden. Konsekvenserne af The War to Settle the Score førte til oprettelsen af WrestleMania, hvor Hogan og Mr. T (støttet af Jimmy Snuka) tog imod “Rowdy” Roddy Piper og Paul Orndorff i hovedkampen. Ortons indblanding i slutningen af kampen gav bagslag, da han ved et uheld ramte Orndorff med gipsen på hans arm, hvilket gjorde det muligt for Hogan at sætte Orndorff fast og vinde kampen for sit hold. Piper og Orton gav Orndorff skylden for tabet og angreb ham i det første afsnit af Saturday Night’s Main Event. Senere på aftenen løb Orndorff til ringen for at udligne siderne, da Piper og Orton forberedte sig på at lave et double team med Hulk Hogan. Han befæstede sin babyface-status ved kort efter offentligt at fyre manager Bobby Heenan.
Orndorff og Hogan begyndte at slå sig sammen i fejder med Piper og Orton og stod over for dem i tag team-konkurrencer over hele landet. Orndorffs fejde med Piper og Orton fortsatte med at rase, mens Hogan begyndte at forsvare sin titel mod andre udfordrere; Orndorff mødte både Orton og Piper i individuelle konkurrencer, som regel uden et endegyldigt resultat. Efter at have fyret Bobby Heenan som hans manager, satte Brain en dusør på Orndorff på 25.000 dollars, som skulle betales til den, der kunne skade ham. Da det ikke lykkedes for nogen, forhøjede Heenan dusøren til 50.000 dollars. En af de første mænd, der forsøgte at gøre krav på den nye, højere bonus, var Roddy Piper selv, men deres kampe gik så meget over gevind, at Bruno Sammartino blev udpeget som særlig dommer i håb om at bevare freden. I stedet for at bevare freden blev Sammartino et mål for Orton og Piper, hvilket førte til, at Orndorff og Sammartino slog sig sammen. Orndorff teamede med en række forskellige modstandere i sine kampe mod Piper og Orton, bl.a. André the Giant. I februar 1986 brugte Bobby Heenan en kamp mellem Hulk Hogan og Don Muraco som en mulighed for at få King Kong Bundy til at angribe Hogan, hvilket lagde op til deres WrestleMania 2-kamp. Mens Hogan kæmpede mod Bundy, kæmpede Orndorff mod Don Muraco i en kamp, der endte med dobbelt count out.
Orndorffs frustrationer blev yderligere næret af Adrian Adonis, der benyttede enhver lejlighed, han kunne, til at gøre grin med Orndorff (bl.a. ved at omtale ham som “Hulk Jr.”), idet han sagde, at han var blevet blød af at arbejde sammen med Hogan. Adonis blev ved med at irritere Orndorff og gik så vidt som til at udfordre Paul Orndorff til at bevise, hvor tæt hans forhold til Hulk Hogan i virkeligheden var. Under et tv-transmitteret telefonopkald til Hulk Hogan fik Orndorff at vide, at Hogan havde for travlt med at træne til at komme til telefonen, hvilket irriterede Orndorff til det yderste. Næste gang Hogan og Orndorff sloges sammen, mod Moondogs, kæmpede Orndorff det meste af kampen alene i et forsøg på at sætte Hogan på scenen og scorede den vindende pin. Ugen efter, under en tagmatch, hvor Hogan og Orndorff stod over for den massive duo Big John Studd og King Kong Bundy, stødte Hogan og Orndorff ved et uheld sammen, og Hogan slog Orndorff ned fra forpladsen. Da Studd og Bundy begyndte at double-teame Hogan, hjalp Orndorff ikke til; han så ud som om han havde skadet sit øje i sammenstødet. Det var først da Studd og Bundy havde Hogan i en kompromitteret position, at Orndorff kom ind i ringen igen for at afværge Studd og Bundy. Orndorff hjalp derefter Hogan op på benene og løftede sin hånd i vejret og gav Hogan en clothesline efterfulgt af en piledriver.
Orndorff blev snart genforenet med manager Bobby Heenan og kæmpede endnu en gang med Hulk Hogan, herunder en mindeværdig udendørs kamp i Toronto, som tiltrak anslået 76.000 fans. Efter en række kampe uden rent resultat blev det besluttet, at Hogan og Orndorff skulle støde sammen i en stålbursmatch i Saturday Night’s Main Event. I burmatchen klatrede både Orndorff og Hogan over toppen af buret og rørte gulvet på samme tid. Efter at have gennemgået optagelserne blev det besluttet, at det var uafgjort, og kampen blev genstartet. Da kampen blev genstartet, kom Hogan let ud af buret for at vinde kampen efter et benfald, hvilket afsluttede deres fejde. Deres et halvt år lange fejde er en af de mest bemærkelsesværdige (og indbringende) fejder i pro wrestlingens historie.
Under Hogan-fejden skadede Orndorff alvorligt sin højre arm i en vægtløftningsulykke. Da han var midt i sin store pengestrøm med Hogan, ønskede han ikke at tage fri for at få foretaget en operation for at få den ordentligt behandlet, men valgte i stedet at fortsætte med at wrestle. Efter at programmet med Hogan sluttede, arbejdede Orndorff på et reduceret skema i et par måneder, før han blev tvunget til at tage en del fri på grund af skaden. Mens Orndorff var væk fra WWF, hentede Bobby Heenan en ny mand “Ravishing” Rick Rude ind for at tage Orndorffs plads i Heenan Family. Orndorff vendte tilbage til ringen specielt for at fyre Bobby Heenan og for at lave en fejde med Rick Rude. Orndorff tog Oliver Humperdink som sin manager i sin kamp mod Rude og Heenan. Orndorffs sidste “store” optræden var ved den første Survivor Series den 26. november 1987, hvor han gik sammen med Hulk Hogan, Bam Bam Bigelow, Ken Patera og Don Muraco for at tage imod Andre the Giant, One Man Gang, King Kong Bundy, Rick Rude og Butch Reed. Tidligt i kampen eliminerede Rude Orndorff med en roll-up.
Som følge af vægtløftningsskaden og det faktum, at Orndorff aldrig blev opereret for at rette op på skaden, er hans højre arm synligt mindre og mindre muskuløs end hans venstre.
Paul Orndorff trak sig tilbage meget tidligt i 1988 på grund af sin armskade og fokuserede på at drive sin bowlinghal i Fayetteville. I løbet af hans tid væk fra sporten blev han faktisk rapporteret at være død; historien kom i flere aviser. Tiden udenfor var på grund af den skade på hans arm/nakke, som han pådrog sig under Hogan-fejden og lod ubehandlet i for lang tid. Med fritiden kom Orndorff sig og begyndte at træne og genetablerede den fysik, der havde givet ham tilnavnet “Mr. Wonderful” i første omgang. Den eneste forskel var, at hans højre arm var mærkbart mindre og svækket på grund af en nakkeskade, der forårsagede nerveskader og til sidst en atrofi af hans højre biceps.
I 1990 vendte Orndorff tilbage til squared circle og kæmpede en række kampe mod Kerry Von Erich i det uafhængige kredsløb. I foråret 1990 skrev Orndorff under med World Championship Wrestling og debuterede som medlem af en gruppe kaldet “Dudes with Attitudes”, der bestod af ham selv, Sting, Lex Luger, Junkyard Dog og The Steiner Brothers. The Dudes støttede Sting i hans kamp mod Four Horsemen. Ved Clash of the Champions XI besejrede Orndorff Arn Anderson, og ved Great American Bash i 1990 slog Orndorff sammen med Junkyard Dog og El Gigante Arn Anderson, Barry Windham og Sid Vicious ved diskvalifikation. Orndorff blev hos WCW indtil efteråret 1990.
Orndorff vendte tilbage til WCW i slutningen af 1992. I januar 1993 tog han imod Cactus Jack, og vinderen blev manager Harley Race’s valgte erstatning for en skadet Rick Rude ved Clash of the Champions. Race assisterede Orndorff i kampen og fik hurtigt selskab af Vader i hans angreb på Cactus Jack. Efter kampen erklærede Race, at Paul Orndorff var hans udvalgte mand. Orndorff blev pinned af Cactus Jack i en efterfølgende Thunderdome-kamp; de to havde en intens fejde, herunder en Falls Count Anywhere-kamp ved SuperBrawl III, som Cactus Jack vandt.
Når fejden med Cactus var kølet af, satte “Mr. Wonderful” sig for at få det ledige WCW World Television Championship i sigte. Orndorff meldte sig til en 16-mandsturnering, hvor han slog 2 Cold Scorpio, Cactus Jack, Johnny B. Badd og derefter Erik Watts i finalen for at vinde sin første WCW-titel. Orndorff, tv-mesteren, og Rick Rude, den amerikanske mester, begyndte at arbejde sammen regelmæssigt, bl.a. med en PPV-sejr over Dustin Rhodes og Kensuke Sasaki ved Slamboree. I løbet af denne periode afviste Orndorff også udfordringerne fra bl.a. Ron Simmons og Marcus Alexander Bagwell og holdt fast i sin tv-titel med alle nødvendige midler. Orndorff besejrede Bagwell på kontroversiel vis, idet han brugte det andet reb som løftestang under pinfallet. De to skulle senere komme til at fejde om WCW World Tag Team-titlen. Orndorffs regeringstid som World TV-titelindehaver omfattede også et diskvalifikationsnederlag til Johnny B Badd, efter at Maxx Payne havde blandet sig voldeligt. Dette førte til en kort seks mands tag team alliance mellem Orndorff, Payne og Chris Benoit. Den 18. august 1993 var Orndorffs held ude, da Ricky Steamboat vandt titlen ved Clash of the Champions XXIV. Efter forgæves at have udfordret Ricky Steamboat i løbet af efteråret og vinteren 1993 var det tid til et temposkift.
Når Orndorff trak sig tilbage, begyndte han at drive WCW Power Plant, hvor han trænede flere wrestlere, herunder Natural Born Thrillers. Han havde en kort rolle på skærmen i denne periode i Old Age Outlaws sammen med Terry Funk, Arn Anderson og Larry Zbyszko for at kæmpe med den sidste WCW inkarnation af nWo.
Den 3. februar 2005 blev Orndorff annonceret som en af de optagne til Class of 2005 i WWE Hall of Fame. Han blev indlemmet den 2. april i Universal Amphitheatre i Los Angeles, Californien af Bobby “The Brain” Heenan. Senere på aftenen, under Hulk Hogans indvielse, sås Orndorff tydeligvis ikke klappe, da Hogan kom på scenen.