Tursunov inició su carrera profesional en el año 2000. En esa temporada estuvo lesionado durante los primeros meses de competición, aunque se reincorporó con fuerza a la competición y resultó ganador de tres torneos de futuro de Estados Unidos.
En 2001, el tenista ruso disputó su primer trofeo ATP en Menphis llegando hasta los cuartos de final al caer ante Philippoussis.
En la temporada siguiente las lesiones se volvieron a poner en su camino y volvió a perderse un buen número de torneos; retornó a la actividad en junio y venció en un torneo de jóvenes promesas en Estados Unidos, además de llegar a la final en el Challenger Knosville.
En 2003 ingresó entre los cien primeros tenistas de la ATP tras una sólida temporada en el circuito Challenger tras obtener un palmarés de victorias y derrotas de 35 frente a 15. se adjudicó los torneos de Mandeville y de San Antonio, además de debutar en Grand Slam, concretamente en el US donde consiguió llegar hasta la tercera ronda de la competición.
En 2004, el jugador ruso ingresó entre los cien primeros jugadores en la lista que elabora la ATP. Tursunov disputó por primera vez un Masters Series, el de Indian Wells, además de obtener un buen registro al llegar a tercera ronda en el Grand Slam de Wimbledon. El jugador ruso accedió también a las semifinales en el torneo ATP de Washington.
Tursunov siguió con su buena progresión en la temporada 2005 al finalizar el año por primera vez en el Top 70 de la ATP. El jugador acudió a Wimbledon y cayó en tercera ronda ante el francés Sebastien Grosjean.
Disputó además los Masters Series de Indian Wells, París y Cincinnati. Además continuó engrosando su palmarés en el circuito Challenger en el torneo de Kolding (Dinamarca) en individuales, mientras que en dobles se adjudicó Roma y llegó a la final en San Remo con el italiano Manuel Jorquera.
El ruso logró la mejor temporada de su carrera en 2006, ganando su primer título ATP, con un record personal de 45 partidos ganados y liderando a su país a la final de la Copa Davis ante Argentina. Empezó el año con cuartos de final en Doha y Sydney, y registró su primer gran triunfo en el Open de Australia al vencer a Henman en primera ronda. En febrero, alcanzó sus terceros cuartos de final del año en Memphis, lo que le catapultó al Top 50 por primera vez. (Perdió contra el que después sería el vencedor del torneo, Tommy Haas). Encontró el éxito en Florida, ganando el Challenger de Sunrise (venció a Martín en la final) y la siguiente semana obtuvo su mejor resultado en un Masters Series con su cuarta ronda en Miami, donde perdió con Federer. Antes de llegar a Roland Garros, su balance sobre tierra era de un triunfo y seis derrotas, pero en París obtuvo el mejor resultado de su carrera con la tercera ronda, en la que cayó ante Nalbandian en cinco sets. En hierba, por segundo año, llegó a la cuarta ronda en Wimbledon (triunfo ante Ljubicic y derrota con Nieminen). Continuó sus grandes actuaciones en la preparación del US Open, alcanzando su primera final ATP en Los Angeles (Perdió con Haas), semifinales en Washington (derrota con Murray) y tercera ronda en el Masters de Toronto (derrota con Federer). Ganó su primer titulo del año en Mumbai, donde venció a Robredo en semifinales y Berdych en la final. En sus enfrentamientos ante los Top10 obtuvo una marca de 3 triunfos y cinco derrotas. Su balance en pista dura fue de 30-16, 6-3 en hierba, 5-8 en tierra batida y 4-4 en moqueta. Acabó el año ganando la Copa Davis para su país. En la final, frente a Argentina, disputó y ganó el punto del dobles junto a Safin, que fue decisivo para el triunfo final.
El número dos ruso, detrás del número cinco Davydenko, acumuló sus mejores resultados a partir de junio. Después de estar cinco meses con una marca de cinco victorias y nueve derrotas, terminó con una destacada marca de 23 victorias y 12 derrotas, consiguiendo además dos títulos ATP.
Fue miembro del equipo ruso de Copa Davis el cual llegó a la final con Estados Unidos en Pórtland.
Las cosas cambiaron el hierva porque consiguió dos semifinales consecutivas en
Queen's y en Nottingham. Llegó a la tercera ronda en Wimbledon, en la que cayó derrotado por Haas.
En julio consiguió el título en Indianápolis, derrotando a Dancevic y tras tres derrotas ganó el título en Bangkok dos meses después. Terminó en cuartos de final de San Petersburgo derrotado por Murray 1-3.
Sus marcas han sido 15-11 en superficie dura, 8-3 en césped, 3-6 en tierra batida y 2-1 en moqueta.
En dobles ganó su primer título ATP en Moscú (con Safin) y llegó a cuartos del Roland Garros con Kunitsyn como pareja.