Konfrontacja Sztuk Walki
Gamrot fez sua estreia profissional no MMA em 4 de fevereiro de 2012, no XFS Night of Champions, derrotando o checheno Arbi Shamayev. No final do ano, ele havia vencido mais duas lutas pela federação e assinou com o KSW. Em 8 de junho de 2013, Gamrot teve sua primeira luta no KSW, vencendo Mateusz Zawadzki por nocaute técnico no KSW 23. Em 28 de setembro, no KSW 24 ele derrotou o ex-lutador do UFC, Andre Winner, por decisão unânime. No KSW 27, Mateusz derrotou Jefferson George por pontos.
Em 13 de setembro de 2014, Gamrot fez sua estreia na promoção Cage Warriors, derrotando o galês Tim Newman no 1º round com uma finalização por chave de calcanhar no CW 72. Ele retornou ao KSW em 6 de dezembro de 2014, para derrotar Łukasz Chlewicki no KSW 29 por decisão unânime. No KSW 30 em 21 de fevereiro de 2015, ele derrotou o brasileiro Rodrigo Cavalheiro Correia por nocaute técnico seis segundos antes do sino final. Gamrot ganhou um bônus de Nocaute da Noite por sua performance.
No KSW 32, Mateusz derrotou Marif Piraev por nocaute técnico no segundo round, melhorando seu cartel para 10-0.
Campeão Peso Leve do KSW
Em 27 de maio de 2016, no KSW 35, ele lutou pelo cinturão vago do Peso Leve do KSW contra o ex-campeão britânico do BAMMA e russo do M-1 Global, o francês Mansour Barnaoui. Ele ganhou o título por decisão unânime. Ambos os lutadores receberam o bônus de Luta da Noite.
No KSW 36 em 1 de outubro de 2016, ele defendeu seu título por chave de calcanhar contra Renato Gomes Gabriel no segundo round.
Gamrot enfrentou o ex-lutador do UFC Norman Parke no KSW 39 em 27 de maio de 2017. Ele venceu a luta e manteve o título por decisão unânime.
Gamrot teve uma revanche contra Norman Parke no KSW 40 em 22 de outubro de 2017. Na pesagem, Parke ficou uma libra acima do limite do campeonato e a luta foi declarada como não válida pelo título. A luta foi interrompida no segundo round quando dedos no olho acidentais deixaram Parke incapaz de continuar. Após isso, Parke empurrou o córner de Gamrot, Borys Mankowski, o que resultou em Marcin Bilman, outro lutador profissional que estava no córner do campeão, socando Parke. Gamrot foi subsequentemente multado em 30% de sua bolsa e Bilman foi banido por dois anos dos eventos do KSW.
Em 3 de março de 2018, no KSW 42, Gamrot derrotou Grzegorz Szulakowski por finalização com uma kimura no quarto round, defendendo o Cinturão Peso Leve do KSW.
Campeão de duas divisões
Em 1 de dezembro de 2018, no KSW 46, ele lutou por um segundo cinturão, desta vez pelo Cinturão Peso Pena do KSW, contra o especialista em finalizações Kleber Koike Erbst, onde venceu a luta após um domínio de cinco rounds, capturando a segunda coroa da organização.
Vagando os títulos
Em 17 de maio de 2019, em um vídeo no canal do YouTube de Borys Mankowski, Gamrot anunciou que havia vagado seus dois cinturões e não renovou seu contrato com o KSW.
Em 6 de março de 2020, o KSW anunciou o retorno de Gamrot à organização. O duplo campeão do KSW estava agendado para retornar no KSW 53 em Łódź, Polônia, contra o brasileiro Edimilson Souza, mas devido à pandemia de coronavírus, o evento foi cancelado. Em 11 de julho, ele lutou sua terceira luta no KSW 53: Reborn contra Norman Parke. Parke não bateu o peso para a luta e foi multado, valor que foi para Gamrot. Gamrot venceu a luta no terceiro round por nocaute técnico.
Em 29 de agosto de 2020, ele lutou pela última vez sob seu contrato com o KSW contra Marian Ziółkowski no KSW 54, que substituiu o lesionado Shamil Musayev. Após uma luta de 5 rounds, Gamrot venceu por decisão unânime.
Ultimate Fighting Championship
2022
Gamrot enfrentou Arman Tsarukyan em 25 de junho de 2022, no UFC on ESPN: Tsarukyan vs. Gamrot. Ele venceu a luta acirrada por decisão unânime. 15 de 22 veículos de mídia de MMA pontuaram a luta a favor de Tsarukyan. Ambos os lutadores receberam o prêmio de Luta da Noite.
Como a primeira luta de seu novo contrato de quatro lutas, Gamrot enfrentou Beneil Dariush em 22 de outubro de 2022, no UFC 280. Ele perdeu a luta por decisão unânime.
2023
Gamrot, substituindo Dan Hooker, enfrentou Jalin Turner em 4 de março de 2023, no UFC 285. Em uma luta acirrada onde Gamrot usou seu wrestling para combater a vantagem de alcance de Turner, ele venceu a luta por decisão dividida.
Gamrot enfrentou Rafael Fiziev em 23 de setembro de 2023, no UFC Fight Night: Fiziev vs. Gamrot. Ele venceu a luta por nocaute técnico devido a uma lesão no joelho no segundo round.
Em outubro de 2023, Gamrot atuou como lutador reserva para a luta principal do UFC 294.
2024
Gamrot enfrentou Rafael dos Anjos em 9 de março de 2024, no UFC 299. Ele venceu a luta por decisão unânime.
Gamrot enfrentou Dan Hooker em 17 de agosto de 2024, no UFC 305. Ele perdeu a luta por decisão dividida. 9 de 16 veículos de mídia pontuaram a luta para Gamrot. Esta luta lhe rendeu outro prêmio de Luta da Noite.
2026
Gamrot enfrentou Esteban Ribovics em 11 de abril de 2026, no UFC 327. Ele venceu a luta por finalização no segundo round via triângulo de braço.
Gamrot enfrentou Quillan Salkilld na luta principal do UFC Fight Night: Gamrot vs. Salkilld em 8 de agosto de 2026. Ele perdeu a luta por finalização com um mata-leão no primeiro round.
