McLemore måtte hoppe over sitt førsteårsstudium ved University of Kansas på grunn av akademiske forskjeller. Han deltok likevel på lagets treningsøkter. Han startet for Jayhawks for første gang i 2012/13 . McLemore utviklet seg til å bli en av overraskelsespillerne, som lovet ham en høy utkastsposisjon i NBA-utkastet . Han scoret 16,4 poeng, 5,3 returer og 2,0 assists per kamp i sitt første år og ble innkalt til All-Big 12 First Team på slutten av sesongen. Kort tid senere meldte han seg på NBA-utkastet.
NBA
McLemore ble ansett som en lovende kandidat til en av de fem beste plasseringene, men gled i 2013 NBA-utkastet til posisjon 7, hvor han ble valgt av Sacramento Kings . McLemore ble kåret til Western Conference Rookie of the Month for November.
Frem til sommeren 2017 var McLemore under kontrakt med Kings, men uten å gjøre det store sportslige gjennombruddet. Kings bestemte seg imidlertid for ikke å fornye kontrakten med McLemore og la ham flytte til Memphis Grizzlies som gratisagent . Der signerte han en to-års kontrakt verdt $ 10,7 millioner.