Tallison Teixeira fait ses débuts professionnels en MMA en octobre 2021 sur le circuit régional brésilien. Lors de son premier combat, il soumet Carlos Sena au 1er round.
Après une série de 4 victoires, toutes par finition au 1er round, il rejoint la fédération américaine Legacy Fighting Alliance(en). Le , il s'impose par KO technique, au 1er round, contre Arthur Fonseca. Le 3 mai suivant, il signe une nouvelle victoire par KO au 1er round en battant Matheus Fonseca avec un coup de pied porté à la tête.
Parcours au sein de l'Ultimate Fighting Championship (2024-)
Fort d'un palmarès de 6 victoires pour 6 combats, toutes obtenues par finition au 1er round, Tallison Teixeira prend part à la huitième saison des Dana White's Contender Series, une compétition de recrutement de l'UFC pouvant lui permettre de signer un contrat avec l'organisation s'il impressionne les recruteurs. Le , il bat son compatriote Arthur Lopes par KO au 1er round, d'un crochet du poing droit, pour décrocher un contrat avec l'UFC.
Il dispute son premier combat dans la fédération le , qu'il remporte par KO contre Justin Tafa(en) en l'envoyant au tapis d'un coup de coude au nez alors que celui-ci est acculé contre la cage, avant qu'une série de frappes n'amène l'arbitre à mettre un terme à la rencontre après 35 secondes de combat. Suite à cette victoire, Teixeira fait directement son entrée dans le top 15 de la division des poids lourds.
Pour son deuxième combat à l'UFC, le , il est programmé en combat principal d'un gala de l'UFC contre Derrick Lewis, alors classé 9e de la division des poids lourds. Le soir du combat, il perd par KO technique après 35 secondes de combat, concédant ainsi la première défaite de sa carrière. Toutefois, de nombreux observateurs, parmi lesquels le président de l'UFC, Dana White, critiquent l'arrêt du combat, qu'ils estiment prématuré.
Le , lors de l'UFC 325, il défait l'Australien Tai Tuivasa via décision unanime, le contrôlant au sol pendant 7 minutes au total.
Le 30 mai suivant, il s'incline par KO face au Russe Sergei Pavlovich, après 39 secondes de combat.
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