रोहित शर्मा को नियमित ओवरों के खेल में २००७ में भारतीय क्रिकेट टीम ने आयरलैण्ड का दौरा किया उसमें शामिल किया गया था। इसके बाद इन्होंने अपने एक दिवसीय अंतरराष्ट्रीय क्रिकेट कैरियर की शुरुआत बेलफास्ट में आयरलैण्ड टीम के खिलाफ की, हालांकि उस मैच में इनको बल्लेबाजी करने का मौका नहीं मिल पाया था।

लेकिन आखिरकार रोहित ने अच्छा प्रदर्शन करते हुए २० सितम्बर २००७ को २००७ आईसीसी विश्व ट्वेन्टी २० में दक्षिण अफ्रीका के खिलाफ जबरदस्त ४० गेंदों पर ५० रन बनाए। और उस मैच में जीत भी मिली थी जिसके कारण भारत प्रतियोगिता के सेमीफाइनल में पहुंचा था। उस मैच में भारतीय टीम ने महज ६१ रनों पर ४ विकेट खो दिए बाद में कप्तान महेंद्र सिंह धोनी के साथ मिलकर ८५ की भागीदारी की और भारत कुल ५ विकेट खोकर १५३ रनों तक पहुँच पाया था। साथ ही उस मैच का "मैन ऑफ़ द मैच" भी रोहित को चुना गया था। बाद में उसी विश्व ट्वेन्टी २० के फाइनल मुकाबले में पाकिस्तान टीम के खिलाफ मात्र १६ गेंदों पर ३० रनों की पारी खेली थी।

१८ नवम्बर २००७ को राजस्थान के जयपुर के सवाई मानसिंह स्टेडियम पर पाकिस्तान के खिलाफ रोहित शर्मा ने अपना पहला एक दिवसीय अंतरराष्ट्रीय क्रिकेट में अर्द्धशतक लगाया। और बाद में २००७-०८ की कॉमनवेल्थ बैंक श्रृंखला के लिए १६ सदस्य टीम में चुने गए जो ऑस्ट्रेलिया में होने वाली थी। वहां उस श्रृंखला में इन्होंने ३३.५७ की औसत से कुल २ अर्द्धशतकों की मदद से २३५ रन बनाए जिसमें फाइनल मुकाबले में सिडनी में शानदार ६६ रनों की पारी खेली। यह कॉमनवेल्थ श्रृंखला रोहित के लिए बहुत अच्छी रही।

हालांकि, उनकी वनडे के प्रदर्शन में बाद में कुछ कठिनाइयों का सामना करना पड़ा और उसके मध्यक्रम स्थिति में सुरेश रैना ने जगह ले ली।

दिसम्बर २००९ में इन्होंने रणजी ट्रॉफी के एक मैच में तिहरा शतक लगाया था जिसके कारण चयनकर्ताओं सोचने पर मजबूर कर दिया और फिर बाद में इनको त्रिकोणीय श्रृंखला के लिए बांग्लादेश में वनडे टीम में वापस बुलाया गया था क्योंकि उस समय सचिन तेंदुलकर को आराम दिया गया था। हालांकि, विराट कोहली और सुरेश रैना अंतिम एकादश में इनसे पहले चयन किया गया था, लेकिन उनको भारत के पांच मैचों में से किसी में नहीं खेल पाए थे।

फ़रवरी २०१० में रोहित शर्मा को भारतीय टेस्ट टीम के लिए बुलाया गया था क्योंकि उस दौरान वी वी एस लक्ष्मण चोट से जूझ रहे थे इस कारण शर्मा को अपना पहला टेस्ट मैच खेलना का मौका दिया गया। लेकिन बाद में बल्लेबाज के बजाय बल्लेबाज और विकेटकीपर दोनों के लिए रिद्धिमान साहा को शामिल किया।

रोहित ने अपना पहला वनडे शतक २८ मई २०१० को ज़िम्बाब्वे क्रिकेट टीम के खिलाफ बनाया था उस मैच में इन्होंने ११४ रनों की पारी खेली थी। और बाद में अगले ही मुकाबले ३० मई २०१० को त्रिकोणीय श्रृंखला में श्रीलंका के खिलाफ एक और शतक लगा दिया था उस मैच में रोहित ने नाबाद ११० रन बनाए थे।

इनको २०११ क्रिकेट विश्व कप में भारतीय टीम में जगह नहीं दी गई थी।

लेकिन इंडियन प्रीमियर लीग के बाद २०११ में वेस्टइंडीज़ दौरे के लिए इनको टीम में चुना गया उस समय टीम में कई दिग्गजों को आराम दिया था जिसमें सचिन तेंदुलकर, वीरेंद्र सहवाग कप्तान महेंद्र सिंह धोनी थे जबकि गौतम गंभीर और युवराज सिंह दोनों चोटों से जूझ रहे थे। इस कारण तब उस दौरे में सुरेश रैना को कप्तानी सौंपी गई थी। लेकिन रोहित ज्यादा कुछ नहीं कर पाये और केवल टी२० में २३ गेंदों पर २६ रन बना सके थे। हालांकि उस मैच में भारत को जीत भी मिली थी।

फिर बाद में वनडे श्रृंखला में रोहित ने अच्छी शुरुआत की और पहले ही मुकाबले में अच्छी बल्लेबाजी करते हुए नाबाद ७५ गेंदों पर ६८ रनों की पारी खेली जिसमें ४ चौके और १ छक्का भी लगाया और साथ ही "मैच का सर्वोच्च खिलाड़ी" भी चुना गया था। तीसरा वनडे मैच जो कि सर विवियन रिचर्ड्स मैदान पर खेला गया था उस मैच में रोहित शर्मा ने ९१ गेंदों पर उम्दा बल्लेबाजी करते हुए ९१ रन बनाए थे। उस मैच में भारत के ६ विकेट मात्र ९२ रनों पर गिर गए थे बाद में रोहित शर्मा ने हरभजन सिंह के साथ मिलकर अच्छी भागीदारी की और भारत को मैच जीताने में सफल हुए। रैना की कप्तानी में उस समय रोहित ने जबरदस्त प्रदर्शन किया और पहली बार वनडे में "मैन ऑफ़ द सीरीज" के विजेता बने। इनकी अच्छी फॉर्म आगे चलती रही और एक बार फिर "मैन ऑफ़ द सीरीज" बने लेकिन इस बार भारत की सरजमी पर और वो भी विंडीज के खिलाफ। फिर बाद में रोहित को २०११–१२ सीरीज में शामिल किया गया।
२०१३ की चैम्पियन्स ट्रॉफी के लिए एक नया शीर्ष क्रम का बल्लेबाज ढूंढा गया और वह था शिखर धवन इस तरह भारत को रोहित शर्मा के साथ शिखर धवन जैसा खिलाड़ी मिला। और भारत के इन सालामी बल्लेबाजों की वजह से भारत "२०१३ की चैम्पियन्स ट्रॉफी" भी जीत सका था। रोहित की अच्छी फॉर्म जारी रही और फिर २०१३ में ऑस्ट्रेलिया क्रिकेट टीम को भारत बुलायी गयी, इस श्रृंखला में रोहित ने एक मैच में १४१ रन जयपुर में बनाये थे हालांकि उस मैच में आउट हो गए थे लेकिन एक अन्य मैच बैंगलोर में १५८ गेंदों पर २०९ बनाकर भारतीय टीम का नया रिकॉर्ड बनाया साथ ही मैच में अकेले रोहित ने १६ छक्के लगाकर ऑस्ट्रेलिया के शेन वॉटसन के लगाए १५ छक्कों का रिकॉर्ड भी तोड़ दिया था और वनडे की एक पारी में किसी बल्लेबाज द्वारा सर्वाधिक छक्के लगाने का रिकॉर्ड बना दिया।
नवम्बर २०१३ में सचिन तेंदुलकर की विदाई वाली श्रृंखला में रोहित को खेलने का मौका मिला था और इन्होंने अपना पहला मैच कोलकाता के ईडन गार्डन्स मैदान पर वेस्टइंडीज़ के खिलाफ खेला गया था और उस मैच में १७७ रन बनाकर दूसरे सबसे सफल खिलाड़ी बन गए जिन्होंने पहले टेस्ट में शतक लगाया। अब तक भारत के कुछ ही ऐसे खिलाड़ी है जिन्होंने अपने पहले टेस्ट मैच शतक लगाया जिसमें रोहित भी शामिल है। ये आगे बढ़ते रहे और मुम्बई के वानखेड़े स्टेडियम पर नाबाद १११ रन बनाए और तीसरे भारतीय खिलाड़ी बने जिन्होंने लगातार शुरुआती दोनों टेस्ट मैचों में शतक लगाया हो, इससे पूर्व १९९६ में सौरव गांगुली ने इंग्लैंड के खिलाफ और मोहम्मद अजहरुद्दीन ने १९८४ में लगातार दो मैचों में शतक ठोके थे।

२०१० में रोहित शर्मा दुनिया के ऐसे पहले बल्लेबाज बन गए जिन्होंने एक दिवसीय अंतरराष्ट्रीय मैचों में २५० से ज्यादा रन बनाए हो और साथ ही दो बार दोहरे शतक लगाए हो। इन्होंने एक बार फिर कोलकाता के ईडन गार्डन्स पर कारनामा किया और श्रीलंका टीम के खिलाफ २६४ रनों की पारी खेली थी और पूरे क्रिकेट जगत को दंग कर दिया था। इससे पूर्व भारत के ही वीरेंद्र सहवाग का सर्वाधिक २१९ रनों का स्कोर था।

०२ अक्तूबर २०१५ को दक्षिण अफ्रीका के खिलाफ टी२० मैच में एचपीसीए क्रिकेट स्टेडियम, धर्मशाला, हिमाचल प्रदेश में शानदार बल्लेबाजी करते १०६ रनों की पारी खेली थी इसके साथ ही रोहित दूसरे भारतीय ऐसे खिलाड़ी बन गए जिन्होंने ट्वेन्टी-ट्वेन्टी क्रिकेट में शतक लगाया हो, इससे पूर्व यह कारनामा सुरेश रैना के नाम था। इसके साथ ही रोहित ऐसे पहले भारतीय खिलाड़ी बन गए जिन्होंने सभी प्रारूपों में शतक लगाये हो। फिर ११ अक्तूबर दौरे का पहला वनडे मैच खेला गया जिसमें १३३ गेंदों का सामना करते हुए १५० रन बनाए थे हालांकि वह मैच भारत अफ्रीका के ३०३ रनों का पीछा करते हुए हारी थी। फिर बाद में एक अन्य श्रृंखला जो ऑस्ट्रेलिया में हुई थी वहां पर रोहित ने एक बार फिर लगातार दो शतक लगाए और श्रृंखला के अंतिम मैच में ९९ रनों की पारी खेली थी। रोहित वनडे के अकेले ऐसे बल्लेबाज हैं जिन्होंने तीन दोहरे शतक लगाए हैं। उन्होंने आखिरी दोहरा शतक १३ दिसंबर २०१७ को श्रीलंका के खिलाफ कप्तान रहते हुए बनाया।

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