Nel 1971, Plunkett fu scelto come primo assoluto nel draft dai New England Patriots (all'epoca ancora denominati Boston Patriots; la ridenominazione "New England" non divenne ufficiale fino al 21 marzo di quell'anno)[2]. Plunkett si distingue per essere stato l'unico giocatore di retaggio ispanico ad essere selezionato come primo assoluto in un draft NFL. I Patriots terminarono l'annata 1971 con un record di 6-8, al quarto posto nellaAFC East. La prima gara di Plunkett fu una vittoria 20-6 sugli Oakland Raiders, nella prima gara di stagione regolare dei Patriots alloSchaefer Stadium. New England influenzò anche la corsa al titolo della AFC East, quando untouchdown da 88 yard di Plunkett per l'ex compagno di squadra a Stanford Randy Vataha nell'ultima gara di stagione regolare fece scendere iBaltimore Colts al secondo posto nella division dietro iMiami Dolphins. Due settimane prima della vittoria sui Colts, Plunkett aveva guidato New England a una vittoria 34-13 sui Dolphins.
Nella stagione successiva per Plunkett sorsero i primi problemi causati da passaggi da touchdown non precisi eintercetti subiti, aggravati anche dagli infortuni di cui soffriva e da una linea offensiva non all'altezza. Nel 1975 i Patriots selezionaronoSteve Grogan, che sarebbe rimasto con la squadra per 16 stagioni, e sotto la direzione dell'allenatore Chuck Fairbanks, l'attacco di New England si specializzò nel gioco sulle corse, guidato daSam Cunningham, piuttosto che sui passaggi.
Prima delDraft NFL 1976, Plunkett fu scambiato con iSan Francisco 49ers in cambio del quarterbackTom Owen, due scelte del primo giro del draft 1976 e le scelte del primo e secondo giro del 1977. Inizialmentente guidò la squadra a una partenza di 6-1 prima di precipitare a un record di 8-6. Dopo una stagione da 5-9 nel 1977, i 49ers lasciarono libero il giocatore prima della pre-stagione 1978.
Plunkett si unì agli Oakland Raiders nel 1978, giocando come riserva nelle due annate successive, non lanciando alcun passaggio nel 1978 e appena 15 nel 1979. La sua carriera ebbe un punto di svolta durante la quinta settimana della stagione 1980, quando il quarterback titolareDan Pastorini si fratturò una gamba durante una gara contro iKansas City Chiefs. Il trentatreenne Plunkett uscì dalla panchina per rilevare Pastorini, lanciò ben cinque intercetti nella sconfitta 31-17. I Raiders, ad ogni modo, non ritenevano cheMarc Wilson fosse in possesso dell'esperienza necessaria per partire come titolare, nominando quindi Plunkett il partente per il resto dell'annata. Nella sua prima gara come titolare completò 11 passaggi su 14 tentativi con un touchdown e nessun intercetto. Plunkett guidò Oakland a nove vittorie su undici partite, raggiungendo la qualificazione per i playoff come wild card. Nei playoff vinse tutte le quattro partite, compresa la prima vittoria di sempre di una squadra qualificata come wild card alSuper Bowl, battendo iPhiladelphia Eagles 27–10 nelSuper Bowl XV[3]. Lanciando per 261 yard e 3 touchdown, Plunkett fu nominato MVP della partita; divenne così il primo quarterback appartenente a una minoranza a vincere un Super Bowl e l'unico latino a essere nominato MVP del Super Bowl. Inoltre, divenne il secondo dei quattro giocatori a vincere l'Heisman Trophy ed essere nominato MVP del Super Bowl: prima di lui ci riuscìRoger Staubach e in seguito soloMarcus Allen eDesmond Howard.
Dopo essere tornato al ruolo di riserva nel 1983, Plunkett assunse nuovamente il compito di titolare, questa volta a causa di un infortunio di Wilson. I Los Angeles Raiders arrivarono a disputare ilSuper Bowl XVIII, dove sconfissero iWashington Redskins 38-9. Plunkett completò 16 passaggi su 25 per 172 yard e un touchdown nella partita.
Plunkett trascorse la maggior parte delle successive tre stagioni infortunato o come riserva. Si ritirò dopo la stagione 1986 ed è attualmente al quarto posto nella classifica dei passaggi della storia dei Raiders. Detiene ancora il record di franchigia degli Oakland Raiders, oltre che quello della NFL alla pari, per il più lungo passaggio della storia: un passaggio da 99 yard eseguito il 2 ottobre 1983 contro i Washington Redskins.