Dunlop entstammt einer Rennfahrerfamilie. Sein Vater Robert (1960–2008) und sein Onkel Joey (1952–2000) waren erfolgreiche Motorradrennfahrer und gehörten zu den besten Piloten in der Geschichte des britischen Straßenrennsports. Sein Bruder William (1985–2018) war ebenfalls Motorradrennfahrer.
Michael Dunlop gab sein Debüt bei der Isle of Man TT, dem größten und prestigereichsten Straßenrennen der Welt im Jahr 2007 im Alter von 18 Jahren. 2008 gewann er in seiner nordirischen Heimat einen Tag nach dem tödlichen Unfall seines Vaters beim North West 200 auf Honda das 250-cm³-Rennen dieser Veranstaltung. Im Jahr 2009 errang Michael Dunlop auf YamahaR6 im zweiten Junior-Rennen seinen ersten Sieg auf der Isle of Man.
2010 erreichte Dunlop bei der TT drei Podestplätze. 2011 gewann er auf einer KawasakiNinja ZX-10R des Teams Street Sweep in der Superstock-Klasse seine zweite TT. Im Jahr darauf folgte im zweiten Supersport-Rennen Sieg Nummer drei auf der Isle of Man.
2013 und 2014 gewann Michael Dunlop jeweils vier TT-Rennen. Im Superbike-Rennen am 31. Mai 2014 errang er auf BMW S 1000 RR den ersten TT-Sieg für BMW nach 75 Jahren. Im Ziel hatte er nach sechs Runden auf dem Snaefell Mountain Course 20,5 Sekunden Vorsprung auf den Zweitplatzierten Guy Martin (Suzuki). Letzter Sieger vor Dunlop für BMW war „Schorsch“ Meier 1939 auf einer BMW 255 Kompressor.[1]
2016 knackte Michael Dunlop auf BMW S 1000 RR im Superbike-TT-Rennen als erster Fahrer der Geschichte die 17-Minuten-Schallmauer auf dem Mountain Course und stellte mit 16:58,254 min und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 133,393 mph (214,675 km/h) einen neuen Rundenrekord auf. Wenige Tage später verbesserte er diesen Rekord bei der Senior TT auf 16:53,929 min mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 133,962 mph (215,591 km/h).
