Jake Dixon comenzaría su trayectoria en las carreras en 2010, compitiendo en el Campeonato Aprilia 125cc Superteens en Gran Bretaña. A continuación, ascendería al Campeonato Aprilia RRV450 Challenge en 2011, antes de progresar en el Campeonato Nacional Británico de Superstock 600cc en 2012. De 2013 a 2015 correría en el Campeonato Nacional de Supersport 600, terminando 3º en 2015. Su oportunidad de correr en el Campeonato Británico de Superbikes se acercaría, pero una lesión pondría fin prematuramente a su temporada 2016. Jake debutaría finalmente en 2017. En esa misma temporada participaría en el GP de casa como sustituto de Marcel Schrötter con el equipo Dynavolt Intact GP y también disputaría algunas carreras de WorldSBK. En 2019 tendría su gran oportunidad en Moto2™ con el equipo Ángel Nieto, en un año complejo donde solo sería capaz de puntuar en dos ocasiones. Debido a los problemas de adaptación al chasis de KTM, Dixon optaría por un cambio de aires y en 2020 pilotaría bajo los colores del Petronas Sprinta Racing. La temporada parecería ser más positiva que la anterior hasta que una caída en el GP de Europa le haría fracturarse la muñeca derecha y le obligaría a perderse las 3 últimas carreras. En 2021 gozaría de una nueva oportunidad con la misma estructura, lo que, bien entrada la temporada, le abriría las puertas de MotoGP™ en el GP británico en sustitución del lesionado Franco Morbidelli en el Petronas Yamaha SRT a raíz del adiós de Maverick Viñales al equipo de fábrica. Cal Crutchlow ocuparía la vacante del catalán, mientras que Dixon se estrenaría en la clase reina como compañero de Valentino Rossi. En 2022 recalcaría en el Aspar Team para firmar un año decisivo en el que subiría al podio hasta en 6 ocasiones. El británico realizaría una contundente temporada en 2023 con sus dos primeras victorias en Assen y Catalunya. Terminaría cuarto en el Campeonato del Mundo y viviría resultados similares en 2024, con otras dos victorias, incluida su primera victoria en el Gran Premio en Silverstone. Sin embargo, el piloto británico experimentaría un inicio difícil de temporada, sin puntuar en las primeras cinco rondas del año, con el '96' terminando octavo en la clasificación. Ahora, un nuevo desafío le espera a Dixon en 2025 al unirse al equipo Elf Marc VDS Racing Team.