サンプソンはロケッツと４年520万ドルという大型契約を結ぶと、１年目から期待に違わぬプレーを披露した。１年目の成績は平均21.0点、11.1リバウンド、2.4ブロック。満票での新人王受賞だった。ロケッツはこの年もタンキングを駆使し、オラジュワンの獲得に成功する。ここに、過去に例のない、ひときわ大きく身体能力の高いツインタワーが誕生した。

　迎えた３年目、サンプソンはＮＢＡでのベストシーズンを迎える。プレーオフのカンファレンス決勝で、前年度のＮＢＡチャンピオンであり、ウエストを４年連続で制していたマジック・ジョンソン率いるレイカーズを４勝１敗で撃破するという大アップセットを演じた。第５戦で決めたブザービーターは、キャリアのハイライトとなっている。ファイナルでは絶好調のラリー・バード擁するセルティックスに２勝４敗で敗れたものの、レイカーズとセルティックスの２強時代に終止符を打つのはロケッツだろう、そんな機運がリーグに充満しつつあった。

　デビューから４年連続でオールスターに選出され、２年目にはオールスターＭＶＰを獲得。順風満帆なキャリアを送っていたサンプソンだったが、一方で腰とヒザに慢性の故障を抱えながらのプレーが続いていた。特に、試合中にコートの濡れた箇所で足を滑らせ、その時痛めた左ヒザのケガは深刻だった。
  　ファイナル進出の翌シーズン、サンプソンのヒザは限界に達し、ついに手術を受けることになった。その時、彼は致命的なミスを犯す。残りシーズンはリハビリに専念すべきだったものを、チームへの貢献を最優先に考え、手術から８週間後にはコートに戻ってしまう。その後も本調子を取り戻すべくワークアウトを重ね、さらには試合で激しいプレーを続けた結果、サンプソンのヒザは２度と元へ戻らない状態にまで悪化していた。３度の手術を経ても治癒には至らず、苦悩の日々が続いた。

　ファイナル進出からわずか２年後、サンプソンの姿はロケッツになかった。1987－88シーズン途中にウォリアーズへトレード。その２年後にはキングスにトレードされ、控えを中心に１シーズン25～26試合の出場に留まった。そして迎えた1991－92シーズン、ブレッツ（現ウィザーズ）での10試合を最後に、サンプソンはＮＢＡのコートから姿を消すことになる。その10試合の平均成績は、出場時間10.8分、2.2点、3.0リバウンドだった。