22 czerwca 2007 w drafcie NHL z 2007 został wybrany przez Chicago Blackhawks z numerem 1. 25 lipca tego roku menedżer genralny Blackhawks Dale Tallon ogłosił, iż zawodnik podpisał trzyletni kontrakt z klubem. 2 listopada 2007 został wybrany najlepszym debiutującym zawodnikiem w NHL w październiku. W tym miesiącu strzelił 5 goli i zaliczył 11 asyst w 12 meczach. 2 grudnia 2007 Blackhawks rozgrywali wyjazdowy mecz z Buffalo Sabres. Był to pierwszy mecz Kane’a w rodzimym mieście podczas kariery w NHL. Z tej okazji odbyła się ceremonia przed spotkaniem. Chicago przegrało mecz 3:1, a jedyną bramkę strzelił Kane.
12 czerwca 2008 otrzymał Calder Memorial Trophy, nagrodę dla najlepszego debiutującego zawodnika w NHL. Wygrał rywalizację z kolegami z drużyny Jonathanem Toewsem i napastnikiem Washington Capitals Nicklasem Bäckströmem. 5 grudnia 2009 przedłużył kontrakt z klubem o pięć lat.
Od października 2012 do grudnia 2012 na okres lokautu w sezonie NHL (2012/2013) związany kontraktem ze szwajcarskim klubem EHC Biel. Następnie na koniec 2012 na tej samej zasadzie zawodnik szwajcarskiej drużyny HC Davos jedynie podczas turnieju Puchar Spenglera 2012.
W lipcu 2014 przedłużył kontrakt z Chicago o osiem lat.