مهدی طارمی در دوران حرفه‌ای خود به افتخارات متعددی دست یافته است. او دو بار با پرسپولیس قهرمان لیگ برتر ایران شد و دو فصل پیاپی (۹۵–۱۳۹۴ و ۹۶–۱۳۹۵) عنوان آقای گل لیگ ایران را کسب کرد. پس از انتقال به فوتبال اروپا، در فصل ۲۰۲۰–۲۰۱۹ با ریو آوه توانست آقای گل لیگ پرتغال شود. پس از پیوستن به پورتو، همراه با این تیم قهرمان لیگ برتر پرتغال، جام حذفی و سوپرکاپ این کشور شد. او همچنین با عملکرد درخشانش در لیگ قهرمانان اروپا، از جمله زدن گل‌های زیبا و تأثیرگذار، به یکی از برترین بازیکنان آسیایی حاضر در فوتبال اروپا تبدیل شد. 

مهدی طارمی از سال ۲۰۱۵ به تیم ملی ایران دعوت شد و به مرور به یکی از مهره‌های کلیدی خط حمله تیم تبدیل شد. او در رقابت‌های انتخابی جام جهانی ۲۰۱۸ و ۲۰۲۲ نقش مهمی در صعود ایران داشت و در هر دو تورنمنت حضور پیدا کرد. طارمی با گل‌های حساسی که به ثمر رسانده، از جمله گل زیبایش مقابل پرتغال در جام جهانی ۲۰۱۸ و گل تماشایی برابر انگلیس در جام جهانی ۲۰۲۲، توانایی خود را در رقابت‌های بین‌المللی نشان داده است. او همچنین در جام ملت‌های آسیا ۲۰۱۹ و ۲۰۲۳ برای ایران به میدان رفت و همواره یکی از مهاجمان مؤثر تیم ملی محسوب می‌شود.