Miguel es el único piloto portugués en activo en la categoría reina. Empieza su andadura profesional en 2011, compitiendo con el campeonato de 125cc. Su mejor resultado esa temporada fue un séptimo puesto en Estoril. Consiguió seis top 10 a lo largo del año, pero no pudo correr las últimas carreras por problemas en el equipo.

En 2012 ficha por el equipo Estrella Galicia 0,0 en Moto3, con Alex Rins como compañero. Esa temporada concluye para el piloto portugués con un 8º lugar en el mundial tras haber conseguido dos podios, un segundo lugar en Australia y un tercer puesto en Cataluña.

En 2015, con el equipo Red Bull KTM Ajo consigue su primera victoria en Moto3, siendo también el primer piloto portugués en lograrlo en toda la historia del campeonato. Ese año fue meteórico para Miguel, que consiguió también victorias en Assen, Aragón, Australia, Malasia y Valencia; tres segundos puestos, en España, San Marino y Japón; y una pole position en Argentina. Terminó el mundial en segundo puesto, solo a 6 puntos del campeón.

En 2016 dio un salto a Moto2 con el equipo Leopard Racing, pero fue un año de transición y su mejor resultado fue un octavo puesto en el GP de Cataluña.

En 2019 Miguel ficha por el equipo de MotoGP Red Bull KTM Tech 3, equipo satélite de KTM. Como rookie consiguió terminar en zona de puntos en 9 de las 16 carreras que disputó, siendo el octavo puesto en Austria, el mejor resultado de la temporada. Además, en ese gran premio fue la mejor KTM clasificada. Pero en el Gran Premio de Gran Bretaña sufrió una lesión en el hombro, en un accidente con su compañero de marca Johann Zarco, que se agravó tras una caída en los entrenamientos libres del Gran Premio de Australia. Oliveira no disputó el gran premio, terminando su temporada ahí mismo.

Ya recuperado, en 2020 consiguió dos triunfos históricos en su país: en el GP de Estiria y en el GP de Portimao. 

En 2022 Miguel retomó el contacto con Estrella Galicia 0,0, volviendo la marca a estar entre sus patrocinadores y estableciendo una estrecha relación de colaboración. Ese año destaca como un maestro en mojado, logrando dos victorias en Indonesia y Tailandia, bajo una lluvia torrencial. 

En 2023, el piloto portugués cambia de equipo y ficha por el RNF MotoGP Team, de Aprilia. Pero una lesión en la primera ronda del GP de Portimao y otra en el GP de Jerez dan al traste con la primera mitad de su temporada y el mejor resultado que consigue es una 5ª posición en Silverstone. 

En 2024, con el Trackhouse Racing, sufre de nuevo una lesión y se pierde otros cinco Grandes Premios, acabando 15º en el Campeonato.