奥恰洛夫于2007年首次代表德国队参加世乒赛，在第二轮遭当届亚军马琳以4-1击败。同年，他在奥地利举行的欧锦赛中，夺得男单铜牌。

2008年世乒赛，在蒂莫·波尔缺阵的情况下，奥恰洛夫所代表的德国队在八强止步。在八月的北京奥运，奥恰洛夫于男单十六强不敌中国香港的高礼泽出局；男团方面，他与队友波尔、苏斯在半决赛险胜日本队晋级。决赛不敌中国队，获得银牌。

2009年，奥恰洛夫在丹麦公开赛击败当时崭露头角的张继科，这是两人的首次交手。同年的横滨世乒赛，奥恰洛夫于十六强碰上同样二次参赛的马龙，以4-1落败。

2011年，奥恰洛夫参加鹿特丹世乒赛，在十六强遭队友波尔淘汰。年尾的团体世界杯，他爆冷击败名将王皓，其杰出表现受到乒坛的关注。

2012年的伦敦奥运会，他先是在男单八强以4-3险胜丹麦名将米凯尔·梅兹。准决赛负于张继科后，在铜牌争夺战中力挫中华台北的庄智渊，夺得这面意义重大的男单铜牌；男团方面，他与蒂莫·波尔、巴斯蒂安·斯特格联手获得季军。

2013年，他于巴黎世乒赛中再次在十六强被队友淘汰，但这次的队友是鲍姆。之后他在男单世界杯中杀入四强，并夺得铜牌。

2014年的东京世乒赛，德国队杀入决赛。奥恰洛夫于决赛中担任第一单打，他在第二场单打中超水准发挥，以3-0横扫了张继科，但随后在第四场单打遭马龙封杀3-0，结果获得亚军。

2015年的欧洲乒坛是属于奥恰洛夫的一年，奥恰洛夫在这一年内连续斩获欧洲16强赛、欧锦赛、欧运会三个洲际大赛的男单冠军，实现了单赛季对欧洲三大洲际赛的“全制霸”，这一纪录至今无人打破。苏州世乒赛上，奥恰洛夫在第二轮遭南韩球手李尚洙爆冷击败，未能在世乒赛取得突破。

2016年的里约奥运会，奥恰洛夫于男单八强被白俄罗斯选手萨姆索洛夫淘汰，未能再度杀入四强。之后的团体比赛中，奥恰洛夫和队友蒂姆·波尔、斯特格合作，夺得一枚男团铜牌。

2017年，奥恰洛夫击败队友波尔，获得个人第一座世界杯桌球赛男单冠军。

2021年的东京奥运会，奥恰洛夫于男单铜牌争夺战击败中华台北的林昀儒，再度获得奥运男单铜牌。在之后的团体比赛中，奥恰洛夫再次获得一枚团体银牌，至此个人奥运奖牌数达到6枚，奥恰洛夫也成为奥运史上最成功的乒乓球运动员之一。

2023年德班世乒赛上，奥恰洛夫在双打项目上与队友弗朗西斯卡合作，斩获男双铜牌，这也是奥恰洛夫首次夺得单项世乒赛的奖牌。