ابراهیمی در سال ۱۳۸۹ با عقد قراردادی ۳ ساله به باشگاه فوتبال سپاهان اصفهان پیوست و پس از پایان قراردادش، آن را تمدید کرد. وی در مجموع ۴ فصل در این باشگاه حضور داشت.
او در سال ۱۳۹۳ با قراردادی ۱ ساله به باشگاه فوتبال استقلال پیوست و پس از پایان قراردادش، آن را تمدید کرد. ابراهیمی درنخستین فصل حضور خود در استقلال توانست به ستاره استقلال تبدیل شود و جای خالی جواد نکونام را پرکند. وی اولین گل خود برای استقلال را از روی ضربه ایستگاهی و با ضربه‌ای زیبا به تیم سایپا زد.
او در دوران حضور در استقلال تاثیرگذارترین فرد در خط میانی این تیم بود امید ابراهیمی در استقلال به‌خاطر جنگنده بودنش لقب «فرمانده» را گرفت. همچنین او سابقه گلزنی در شهرآورد تهران را دارد.
ابراهیمی در سال ۱۳۹۶ با شکستن رکورد مجتبی جباری به بهترین هافبک گلزن تاریخ تیم استقلال تبدیل شد.
او در تاریخ ۱۹ آذر ۱۳۹۱ اولین بازی ملی خود را تحت نظر کارلوس کی‌روش در بازی برابر عربستان سعودی در مسابقات فوتبال غرب آسیا ۲۰۱۲ انجام داد. او در تاریخ ۹ دی ۱۳۹۳ توسط کارلوس کی‌روش به ترکیب ایران در جام ملت‌های آسیا ۲۰۱۵ فراخوانده شد و در بازی با سیرالئون برای اولین بار بازوبند کاپیتانی را به بازو بست. امید ابراهیمی در جام جهانی فوتبال ۲۰۱۸ روسیه نیز در سه بازی مرحله گروهی بازی کرد و در بازی اول جام جهانی جزو تیم منتخب هفته جام جهانی قرار گرفت.
وی ۱۹ آبان ۱۴۰۱ در بازی دوستانه برای آمادگی در جام جهانی برابر نیکاراگوئه در دقیقه ۶۸ دچار مصدومیت و تعویض شد، ابراهیمی با این مصدومیت از لیست ۲۵ نفره تیم ملی ایران برای جام جهانی فوتبال ۲۰۲۲ جا ماند.[۱۵]
جام ملت‌های آسیا ۲۰۲۳
امید ابراهیمی در دو بازی دوستانه برای انتخاب بازیکنان دعوت شده به جام ملت‌های آسیا ۲۰۲۳ در برابر بورکینافاسو و اندونزی به میدان رفت که وی توانست در دیدار با بورکینافاسو گل برتری ایران را به ثمر برسونه که این گل اولین گل امید ابراهیمی با پیراهن تیم ملی فوتبال ایران بود.[۱۶][۱۷]
