Orndorff tekende eind 1983 bij de World Wrestling Federation en maakte zijn debuut in januari 1984 met “Rowdy” Roddy Piper als zijn manager. Piper gaf Paul Orndorff de bijnaam “Mr. Wonderful,” een bijnaam die hij sindsdien altijd heeft gebruikt. Orndorff maakte zijn WWF debuut tegen Salvatore Bellomo op de avond dat Hulk Hogan The Iron Sheik versloeg voor de WWF Wereld Zwaargewicht Titel en “Hulkamania was geboren”, 23 januari 1984 in Madison Square Garden. Orndorff werd één van de eersten die uitdaagde voor de wereldtitel, en schoot meteen naar de hoofdact, minder dan een maand na zijn debuut. Hogan schakelde de uitdager uit en ging verder, terwijl Orndorff tegen verschillende tegenstanders vocht, waaronder de Intercontinentale Kampioen Tito Santana. Toen Piper Jimmy Snuka aanviel op de set van Piper’s Pit, assisteerde Orndorff (en ook Bob Orton, Jr.) de Rowdy One in zijn gevechten. Orndorff en Piper stonden vaak tegenover Snuka en “The Tonga Kid” in tag team competitie.
Naar het einde van 1984, Roddy Piper’s aanval op Cyndi Lauper (kayfabe) bracht Orndorff en Piper op een ramkoers met Hulk Hogan en Mr. Hogan’s vete met Piper betekende ook dat Orndorff terug in het main event plaatje kwam; hij versloeg Tony Atlas in The War to Settle the Score en speelde daarna een rol in het main event. De gevolgen van The War to Settle the Score leidden tot de creatie van WrestleMania, met Hogan en Mr. T (gesteund door Jimmy Snuka) die het opnamen tegen “Rowdy” Roddy Piper en Paul Orndorff in het hoofdevenement. Orton’s inmenging aan het einde van de wedstrijd had een averechts effect toen hij per ongeluk Orndorff raakte met het gips om zijn arm, waardoor Hogan Orndorff kon pinnen en de wedstrijd won voor zijn team. Orndorff de schuld gevend van het verlies, vielen Piper en Orton hem aan in de eerste aflevering van Saturday Night’s Main Event. Later op de avond rende Orndorff naar de ring om de stand gelijk te trekken toen Piper en Orton zich voorbereidden om Hulk Hogan te dubbelspelen. Hij verstevigde zijn babyface status door kort daarna manager Bobby Heenan publiekelijk te ontslaan.
Orndorff en Hogan begonnen samen te spannen om te twisten met Piper en Orton, tegenover hen in tag team competitie door het hele land. Orndorff’s vete met Piper en Orton bleef voortduren terwijl Hogan zijn titel begon te verdedigen tegen andere mededingers; Orndorff stond tegenover zowel Orton als Piper in individuele competitie, meestal zonder een overtuigend resultaat. Na het ontslaan van Bobby Heenan als zijn manager, plaatste de Brain een premie van $25.000 op Orndorff, te betalen aan iedereen die hem kon verwonden. Toen niemand daarin slaagde, verhoogde Heenan de premie tot $50.000. Eén van de eerste mannen die de nieuwe, hogere bonus probeerde te claimen was Roddy Piper zelf, maar hun wedstrijden liepen zo uit de hand dat Bruno Sammartino werd aangesteld als speciale scheidsrechter in de hoop de vrede te bewaren. In plaats van de vrede te bewaren, werd Sammartino een doelwit voor Orton en Piper, wat leidde tot een samenwerking tussen Orndorff en Sammartino. Orndorff werkte samen met een verscheidenheid aan tegenstanders in zijn gevechten met Piper en Orton, waaronder André the Giant. In februari 1986 gebruikte Bobby Heenan een wedstrijd tussen Hulk Hogan en Don Muraco als een gelegenheid om King Kong Bundy Hogan aan te laten vallen, als voorbereiding op hun WrestleMania 2 wedstrijd. Terwijl Hogan vocht tegen Bundy, vocht Orndorff tegen Don Muraco in een wedstrijd die eindigde in een dubbele count out.
Orndorff’s frustraties werden verder aangewakkerd door Adrian Adonis, die elke gelegenheid te baat nam om Orndorff te bespotten (inclusief het verwijzen naar hem als “Hulk Jr.”), door te zeggen dat hij zacht was geworden van het team met Hogan. Adonis bleef Orndorff irriteren en daagde Paul Orndorff zelfs uit om te bewijzen hoe nauw zijn relatie met Hulk Hogan werkelijk was. Tijdens een telefoongesprek met Hulk Hogan op televisie, kreeg Orndorff te horen dat Hogan het te druk had met trainen om aan de telefoon te komen, iets wat Orndorff mateloos irriteerde. De volgende keer dat Hogan en Orndorff samenwerkten, tegen de Moondogs, worstelde Orndorff het grootste deel van de wedstrijd alleen, in een poging Hogan te overtroeven, en scoorde de winnende pin. De volgende week, tijdens een tag match waar Hogan en Orndorff het opnamen tegen het massieve duo van Big John Studd en King Kong Bundy, kwamen Hogan en Orndorff per ongeluk met elkaar in botsing en Hogan sloeg Orndorff van het podium. Toen Studd en Bundy begonnen met een dubbel team tegen Hogan, hielp Orndorff niet mee; hij zag eruit alsof hij zijn oog had bezeerd bij de botsing. Pas toen Studd en Bundy Hogan in een gecompromitteerde positie hadden, kwam Orndorff de ring weer in om Studd en Bundy af te weren. Orndorff hielp vervolgens Hogan overeind en stak zijn hand in de lucht en gaf Hogan een clothesline gevolgd door een piledriver.
Orndorff herenigde zich al snel met manager Bobby Heenan en vocht opnieuw met Hulk Hogan, inclusief een gedenkwaardige buitenwedstrijd in Toronto die naar schatting 76.000 fans trok. Na een reeks wedstrijden zonder zuiver resultaat werd besloten dat Hogan en Orndorff zouden botsen in een stalen kooi match op Saturday Night’s Main Event. De kooi wedstrijd zag zowel Orndorff als Hogan over de top van de kooi klimmen en op hetzelfde moment de vloer raken. Na het bekijken van de beelden werd besloten dat het een gelijkspel was en de wedstrijd werd hervat. Eenmaal de wedstrijd hervat was, kwam Hogan gemakkelijk uit de kooi om de wedstrijd te winnen na een beenval, waarmee hun vete eindigde. Hun half jaar durende vete is een van de meest opmerkelijke (en winstgevende) vetes in de geschiedenis van het pro worstelen.
Tijdens de Hogan vete, verwondde Orndorff zijn rechterarm ernstig bij een gewichthef ongeluk. Omdat hij midden in zijn grote geldstroom met Hogan zat, wilde hij niet de tijd nemen om een operatie te ondergaan om het goed te behandelen, en koos er in plaats daarvan voor om door te gaan met worstelen. Nadat het programma met Hogan eindigde, werkte Orndorff een paar maanden in een gereduceerd schema voordat hij gedwongen werd vrij te nemen vanwege de blessure. Terwijl Orndorff weg was van de WWF, bracht Bobby Heenan een nieuwe man “Ravishing” Rick Rude om Orndorff’s plaats in de Heenan Family in te nemen. Orndorff keerde terug naar de ring, speciaal om Bobby Heenan te ontslaan en een vete aan te gaan met Rick Rude. Orndorff nam Oliver Humperdink als zijn manager in zijn gevecht met Rude en Heenan. Orndorff’s laatste “grote” optreden was op de inaugurele Survivor Series op 26 november 1987, waar hij samen met Hulk Hogan, Bam Bam Bigelow, Ken Patera, en Don Muraco het opnam tegen Andre the Giant, the One Man Gang, King Kong Bundy, Rick Rude, en Butch Reed. Vroeg in de wedstrijd schakelde Rude Orndorff uit met een roll-up.
Als gevolg van de gewichthefblessure en het feit dat Orndorff nooit is geopereerd om de blessure te verhelpen, is zijn rechterarm zichtbaar kleiner en minder gespierd dan zijn linker.
Paul Orndorff ging zeer vroeg in 1988 met pensioen als gevolg van zijn armblessure en richtte zich op het runnen van zijn bowlingbaan in Fayetteville. Gedurende zijn tijd weg van de sport zou hij gestorven zijn; het verhaal haalde verschillende kranten. Het verhaal stond in verschillende kranten. De tijd van afwezigheid was vanwege de blessure aan zijn arm/nek die hij opliep tijdens de Hogan vete en die hij te lang onbehandeld had gelaten. Met de vrije tijd herstelde Orndorff en begon hij te trainen, waardoor hij weer de lichaamsbouw kreeg die hem de bijnaam “Mr. Wonderful” opleverde. Het enige verschil was dat zijn rechterarm merkbaar kleiner en verzwakt was als gevolg van een nekblessure die zenuwschade veroorzaakte en uiteindelijk de atrofie van zijn rechter biceps.
In 1990 keerde Orndorff terug naar de squared circle, worstelend een reeks wedstrijden tegen Kerry Von Erich in het onafhankelijke circuit. In het voorjaar van 1990 tekende Orndorff bij World Championship Wrestling, waar hij debuteerde als lid van een groep genaamd de “Dudes with Attitudes” bestaande uit hemzelf, Sting, Lex Luger, Junkyard Dog, en The Steiner Brothers. The Dudes steunden Sting in zijn gevecht met de Four Horsemen. Op Clash of the Champions XI versloeg Orndorff Arn Anderson en op de 1990 Great American Bash, werkte Orndorff samen met de Junkyard Dog en El Gigante om Arn Anderson, Barry Windham, en Sid Vicious te verslaan door diskwalificatie. Orndorff bleef bij WCW tot de herfst van 1990.
Orndorff keerde eind 1992 terug naar WCW. In januari 1993 nam hij het op tegen Cactus Jack, waarbij de winnaar de door manager Harley Race gekozen vervanger was van een geblesseerde Rick Rude bij de Clash of the Champions. Race assisteerde Orndorff in de wedstrijd en werd al snel vergezeld door Vader in zijn aanval op Cactus Jack. Na de wedstrijd verklaarde Race dat Paul Orndorff zijn uitverkorene was. Orndorff werd gespeld door Cactus Jack in een daaropvolgende Thunderdome match; de twee hadden een intense vete inclusief een Falls Count Anywhere match op SuperBrawl III, die Cactus Jack won.
Nadat de vete met Cactus was afgekoeld, zette “Mr. Wonderful” zijn zinnen op het vacante WCW World Television Championship. Orndorff schreef zich in voor een 16 man toernooi waar hij 2 Cold Scorpio, Cactus Jack, Johnny B. Badd, en Erik Watts versloeg in de finale om zijn eerste WCW titel te winnen. Orndorff, de TV kampioen, en Rick Rude, de U.S. Kampioen, begonnen regelmatig samen te werken, inclusief een PPV overwinning op Dustin Rhodes en Kensuke Sasaki op Slamboree. Gedurende deze tijd sloeg Orndorff ook de uitdagingen van onder andere Ron Simmons en Marcus Alexander Bagwell af, om zijn Televisie titel met alle mogelijke middelen vast te houden. Orndorff versloeg Bagwell op controversiële wijze, waarbij hij het tweede touw gebruikte als hefboom tijdens de pinfall. De twee zouden later gaan strijden om de WCW Wereld Tag Team Titel. Orndorff’s wereld TV Titel bewind bevatte ook een diskwalificatie verlies aan Johnny B Badd, nadat Maxx Payne gewelddadig tussenbeide kwam. Dit leidde tot een korte zes mans tag team alliantie tussen Orndorff, Payne, en Chris Benoit. Op 18 augustus 1993 was het geluk van Orndorff op toen Ricky Steamboat de titel won op Clash of the Champions XXIV. Na het niet succesvol uitdagen van Ricky Steamboat gedurende de herfst en winter van 1993, was het tijd voor een verandering van tempo.
Nadat Orndorff met pensioen ging, begon hij WCW Power Plant te runnen, waar hij verschillende worstelaars trainde, waaronder de Natural Born Thrillers. Hij had een korte onscreen rol tijdens deze tijd in de Old Age Outlaws met Terry Funk, Arn Anderson, en Larry Zbyszko om te vete met de laatste WCW incarnatie van de nWo.
Op 3 februari 2005, werd Orndorff aangekondigd als een van de inductees voor de Class of 2005 in de WWE Hall of Fame. Hij werd op 2 april opgenomen in het Universal Amphitheatre in Los Angeles, Californië door Bobby “The Brain” Heenan. Later op de avond, tijdens de huldiging van Hulk Hogan, werd Orndorff duidelijk niet zien klappen toen Hogan op het podium kwam.