En su primer año completo de béisbol profesional, Davis robó 40 bases en 62 partidos.
Cuando Davis apareció por primera vez en las grandes ligas en 1984, su talento físico le dio el potencial para ser uno de los jugadores más emocionantes del juego. Era un raro jugador de cinco herramientas con poder de jonrones, así como una gran velocidad en los caminos de las bases. Acostumbraba a robar jonrones y suscitaba comparaciones con Willie Mays.
Davis comenzó a destacar en 1986, bateando .277, anotando 27 jonrones y robando 80 bases. Él y Rickey Henderson siguen siendo los únicos jugadores en la historia de las Grandes Ligas que son miembros del «club 20/80». En un lapso de 162 partidos -del 11 de junio de 1986 al 4 de julio de 1987- hizo 659 apariciones en el plato y bateó .308/.406/.622 con 47 jonrones, 149 carreras, 123 RBI y 98 bases robadas. (Lo atraparon robando sólo 12 veces.)
Davis continuó construyendo su éxito en 1987. El día de la inauguración, se fue de 3 por 3 con un jonrón, una base robada y dos caminatas. En los primeros 10 juegos, bateó .526 con 4 jonrones y 8 bases robadas. El 1 de mayo de 1987, conectó 2 jonrones, incluyendo un grand slam. Dos días después, conectó otros tres jonrones -uno a la izquierda, otro al centro y otro a la derecha-, incluyendo un grand slam, y una base robada. Ese mismo mes, logró otro grand slam, convirtiéndose en el primer jugador de la historia en lograr tres en un mes. Durante una jugada accidentada en las últimas entradas en el Wrigley Field el 4 de septiembre, Davis se estrelló contra la pared de ladrillos del outfield al atrapar una profunda bola volante; quedó tendido en el suelo varios momentos y fue ralentizado después.
Davis terminó la temporada de 1987 con un promedio de .293, 37 jonrones y 50 robos. Se convirtió en el primer jugador de la historia en batear 30 jonrones y robar 50 bases en una temporada, a pesar de haber jugado sólo 129 partidos. Antes de 1987, sólo seis jugadores habían alcanzado el club de los 30-30. Esa temporada, otros tres -como Strawberry, Joe Carter y Howard Johnson- se unieron a Davis en el club de los 30-30. Lideró la liga en número de potencia-velocidad (42,53) con una marca que es la tercera más alta de la historia en una sola temporada.
De 1986 a 1990, Davis promedió 30 jonrones y 40 bases robadas. Durante este tiempo, fue uno de los jugadores más emocionantes del juego y un jugador superestrella muy visible. De 1986 a 1990 obtuvo el apoyo del MVP cada año, terminando entre los 15 primeros en la votación cada año. De 1986 a 1989, también terminó entre los 10 primeros de la Liga Nacional en jonrones, porcentaje de slugging y OPS cada año. Aunque tuvo otras buenas temporadas más tarde en su carrera, las lesiones le impidieron alcanzar este tipo de pico de nuevo. En 1990, con un equipo sólido a su alrededor, Davis fue un jugador clave en la temporada de campeonato de Cincinnati «de cabo a rabo».
Uno de los momentos más famosos de Davis fue el jonrón que le pegó a Dave Stewart, de Oakland, en su primer turno de bateo en la Serie Mundial de 1990. El jonrón provocó una barrida de la Serie Mundial para los Rojos. Mientras se lanzaba a por una pelota durante el cuarto partido de la Serie, Davis sufrió un desgarro en el riñón, que requirió cirugía. También se sometió a una cirugía fuera de temporada en una rodilla que se había lesionado a principios de la temporada.
Después de 1990, Davis no pudo recuperar su carrera. Las lesiones sabotearon su juego en 1991, y fue traspasado a los Dodgers de Los Ángeles por Tim Belcher y John Wetteland. El 23 de agosto de 1993, los Dodgers traspasaron a Davis a los Tigres de Detroit a cambio de un jugador que se nombrará más adelante. Una semana después, los Tigres enviaron al lanzador John DeSilva a los Dodgers para completar el intercambio. Los Tigres tenían una de las mejores ofensivas en 1993 y buscaban mejorar uno de sus pocos puntos débiles, el puesto de jardinero central. Davis sustituyó a Milt Cuyler y bateó relativamente bien en 29 partidos en la recta final con los Tigres; bateó en quinto o sexto lugar y terminó con un OPS ajustado de 142 y su sexta temporada de 20/20. Se esperaba que Davis fuera el principal jardinero central de los Tigres en 1994, pero las lesiones lo limitaron a sólo 37 juegos y un promedio de bateo de apenas .183. Tras la temporada de 1994, acortada por la huelga, los Tigres le concedieron la agencia libre y optó por retirarse.
Después de recuperarse durante una temporada, se sintió lo suficientemente sano como para volver al béisbol con Cincinnati en 1996. Tuvo una sólida temporada con un promedio de .287 y 26 jonrones, aunque las lesiones redujeron su tiempo de juego. Sin embargo, había jugado lo suficientemente bien como para convencer a Baltimore de que lo contratara como agente libre.