Kariera MMA Strikeforce i początki w UFC W MMA zadebiutował 7 lutego 2009 pokonując Steve'a Schnidera. W latach 2009–2012 był związany ze Strikeforce, notując tam bilans 8 zwycięstw (m.in. nad Tareciem Saffiedinem czy Paulem Daleyem) i tylko jednej porażki z Nathanem Marquardtem (w starciu o pas wagi półśredniej). Na początku 2013, związał się z Ultimate Fighting Championship. W debiucie dla UFC, 2 lutego 2013 znokautował byłego mistrza IFL Jaya Hierona. W kolejnych latach notował zwycięstwa nad Joshem Koscheckiem czy byłym mistrzem WEC Carlosem Conditem oraz porażki z topowymi zawodnikami dywizji półśredniej Jakem Shieldsem i Rorym MacDonaldem.
Mistrz wagi półśredniej i dalsze walki w UFC Po pokonaniu na punkty zwycięzcy TUF'a Kelvina Gasteluma w styczniu 2015 otrzymał szansę walki o mistrzostwo UFC wagi półśredniej z Robbiem Lawlerem. Do walki doszło 30 lipca 2016 na UFC 201. Woodley znokautował obrońcę tytułu już w 2 minucie pojedynku i został nowym mistrzem.
12 listopada 2016 na UFC 205, zachował tytuł mistrzowski, remisując (47-47, 47-47, 48-47) z Stephenem Thompsonem, natomiast w rewanżu 4 marca 2017 pokonał Thompsona większościową decyzją sędziów (48-47, 48-47, 47-47).