Mike Thackwell, dont le père Raymond a lui aussi été pilote, débute sa carrière en sport automobile dès l'adolescence, après des débuts en motocross et en karting en Australie. Il remporte le Grand Prix de Hong Kong en karting en 1975 et 1976, avant de s'installer en Europe pour poursuivre sa progression.

En 1978, il se distingue en Formule Ford, puis, en 1979, il termine troisième du championnat britannique de Formule 3, derrière Chico Serra et Andrea de Cesaris.

En 1980, Mike accède à la Formule 2 européenne avec March, tout en étant engagé comme pilote d'essai chez Tyrrell en Formule 1. La même année, il est appelé par Arrows pour remplacer Jochen Mass lors du Grand Prix des Pays-Bas, mais il ne parvient pas à se qualifier. Quelques semaines plus tard, Tyrrell lui confie une voiture pour le Grand Prix du Canada. Il se qualifie et devient, à 19 ans, le plus jeune pilote à prendre le départ d'un Grand Prix de Formule 1, bien que la course soit interrompue à la suite d'un carambolage. Cependant, sa voiture est réattribuée à son coéquipier Jean-Pierre Jarier pour le second départ, ce qui rend sa participation sujette à débat. Lors du Grand Prix suivant, aux Etats-Unis, il est victime d'une rupture de disque de frein durant les qualifications et son week-end s'arrête là.

En 1981, il retourne en Formule 2 avec Ralt, mais un grave accident à Thruxton freine sa progression. Malgré cela, il termine sixième du championnat. En 1983, il est vice-champion derrière Jonathan Palmer, puis remporte le championnat d'Europe de Formule 2 en 1984 avec sept victoires sur onze courses, dominant largement la saison. Cette même année, il effectue deux apparitions en Formule 1 : chez RAM, au Grand Prix du Canada, où il abandonne à cause d'un problème de turbo, puis chez Tyrrell, au Grand Prix d'Allemagne, où il ne se qualifie pas.

Parallèlement, il se distingue en Formule 3000, dont il est vice-champion en 1985, ainsi qu'en sport-prototypes. En 1986, il remporte le Grand Prix de Pau en Formule 3000 et les 1 000 km du Nürburgring en endurance, associé à Henri Pescarolo sur une Sauber C8. Malgré ces succès, il ne parvient pas à décrocher un volant permanent en Formule 1. Déçu par les opportunités manquées, il met fin à sa carrière à seulement 27 ans, en 1988.

Pilote précoce et talentueux, Mike Thackwell reste une figure singulière du sport automobile, souvent cité comme l'un des grands espoirs de la Formule 1 dont la carrière n'a jamais vraiment décollé.