Någon seniorfotboll blev det inte i Barcelona. I januari 2015 värvades han av Ajax. Onana spelade för Jong Ajax i Eerste Divisie i en och en halv säsong, innan han säsongen 2016/17 fick chansen som förstamålvakt i Ajax, då Jasper Cillessen värvades av Barcelona.
Onana var därefter den givna förstamålvakten i Ajax. Han utsågs till årets kamerunska spelare och årets afrikanska målvakt 2018. Ett år senare vann han sina första titlar som spelare, då Ajax van den nederländska dubbeln. Han fick platsen som målvakt i säsongens lag i ligan.
Prisskåpet fylldes på med en ny ligatitel 2021.
Den säsongen slutade emellertid sämre för Onana på ett personligt plan. I februari 2021 blev han avstängd i ett år för dopning, sedan han testat positivt för den förbjudna substansen Furosemid. Onana överklagade till CAS med motiveringen att han hade tagit sin frus medicin av misstag. CAS dömde att Onana inte hade gjort något signifikant misstag, men tyckte ändå att han förtjänade en avstängning för oaktsamhet. Avstängningen sänktes till nio månader.
När Onana i november 2021 var tillgänglig för spel igen fick han finna sig i att vara reservmålvakt i Ajax, bakom Remko Pasveer. Först i slutet av säsongen fick Onana chansen, då Pasveer blev skadad. Sedan blev Onana själv skadad och han missade de fem sista ligamatcherna, då Ajax säkrade ligatiteln.
Onana flyttade sedan till Inter på fri transfer sommaren 2022. Det blev en säsong i Inter, där laget vann italienska cupen och gick till final i Champions League.
Sommaren 2023 värvades Onana av Manchester United, för en övergångssumma på 51+4 miljoner euro. Under debutsäsongen i klubben vaktade han målet i 51 av 52 matcher. Matchen han missade sammanföll med att han var iväg på Afrikanska mästerskapen. Onana hjälpte United att vinna FA-cupen.
Onana inledde VM 2022 som förstamålvakt men han blev sedan petad och därefter hemskickad från turneringen, efter oenighet med förbundskapten Rigobert Song. Kort därefter valde Onana att sluta i landslaget. Hösten 2023 var han emellertid tillbaka i landslaget och han blev uttagen till truppen för Afrikanska mästerskapen 2024. Han missade första matchen i turneringen, då han valde att ansluta senare än lagkamraterna, för att hinna med ytterligare spel för United. Efter att ha vaktat målet i andra gruppspelsmatchen fick han sedan följa återstoden av turneringen, där Kamerun blev utslaget i åttondelsfinal, från bänken.
Seniorkarriär: Klubblagsmatcher och mål räknas endast för den inhemska ligan. I förekommande fall noterar → att spelaren var i klubben på lån, ↳ att spelaren var i klubben på provspel och ⇋ att spelaren var i klubben på gästspel.
Titlar: Då titlar anges enligt x+y (endast tillämpligt för klubblagstitlar) betyder x att spelaren spelade minst tio ligamatcher under säsongen eller var med i matchtruppen i finalen, som tillämpligt, medan y betyder att spelaren inte uppfyllde dessa krav men fick speltid i den aktuella turneringen under säsongen. Titlar enligt y markeras med asterisk.
Titlar och utmärkelser: I förekommenade fall noterar MU att spelaren vann landslagstiteln som Unitedspelare (i händelse av att en spelare byter klubb under pågående turnering räknar vi spelaren Unitedspelare om den var kontrakterad av United någon gång under turneringen) eller att utmärkelsen delades ut helt eller delvis baserat på prestationer som Unitedspelare (noteras inte på klubbspecifika utmärkelser).
Uppdateringar: Manchester United-data uppdateras efter varje match. Data för andra klubbar och landslag uppdateras på säsongsbasis.