Makhloufi ble senior i 2009, og ved Middelhavslekene 2009 kom han på 4.-plass på 1500 meter med tiden 3:39,37. Hans landsmann Antar Zerguelaine vant gullet på denne distansen.[6] Ved Golden Gala samme år satte han ny personlig rekord på 3:34,34 på 1500 meter, og han vant sin første nasjonale tittel dette året. Ved VM i friidrett 2009 nådde han semifinalen, men ble der slått ut med tiden 3:37,87. Han vant sin første algeriske tittel på 1500 meter i 2009.
I 2010 foredret han sin personlige rekord til 3:32,94 ved Herculis-stevnet i Monaco, den 26. beste tiden utendørs i verden i 2010.[7] Han nådde finalen på 1500 meter ved Afrikamesterskapet i friidrett 2010, men fullførte ikke løpet.[8]
Hans raskeste 1500 meterløp i 2011, 3:34,4 minutter, oppnådde han på et stevne i Alger i juli. Han deltok i to Diamond League-løp denne sesongen (Doha og Stockholm, uten å plukke poeng. Etter å ha vunnet sin andre nasjonale tittel ble han kvalifisert til VM i friidrett 2011 i Daegu i Sør-Korea. Der nådde han semifinalen, men ble der slått ut. Hans internasjonale gjennombrudd kom i Panafrikanske leker 2011, der han fikk bronse på 1500 meter, bak kenyanerne Caleb Ndiku og Collins Cheboi. I tillegg vant han gull på 800 meter, der han slo Boaz Lalang med 8 hundredeler.
I 2012 begynte han å konkurrere mer på 800 meter. Hans første 1500 meter var ved stevnet Rabat Meeting, der han fikk andreplass. Han deltok på 800 meter ved DN Galan i Stockholm, der han forbedret sin personlige rekord til 1:44,88. Videre vant han gull på 800 meter ved Aftikamesterskapet i friidrett 2012, med ny personlig rekord på 1:43,88, og han satte også ny personlig rekord på 1500 meter ved Herculis-stevnet i Monaco, med tiden 3:30,80.
Ved sommer-OL 2012 i London vant han gull på 1500 meter. Han var også påmeldt i 800 meter, men ønsket ikke å løpe denne distansen. Den algeriske olympiske komiteen meldte ham ikke av, og han måtte dermed stille til start i kvalifiseringsheatet. For å spare krefter løp han sakte, og avbrøt løpet. Fordi han ikke hadde løpt sitt beste ble han først diskvalifisert fra OL, men IAAF omgjorde dette vedtaket samme dag, og han kunne delta videre i OL, og løpe finalen på 1500 meter.[9]
Den 17. august 2012 satte han ny personlig rekord på 800 meter ved DN Galan i Diamond League, med 1:43,71, og kom på andreplass i dette stevnet, bak Mohammed Aman.[10]
