Jake Dixon memulai karier road race pada 2010, berkompetisi di Aprilia 125cc Superteens Championship di Inggris. Dixon kemudian melaju ke Aprilia RRV450 Challenge Championship musim 2011, setelah itu berlomba di British National Superstock 600cc Championship untuk 2012. Dari 2013 hingga 2015, Dixon berpartisipasi dalam National Supersport 600 Championship, dan ia berhasil peringkat ketiga klasemen akhir. Kesempatannya untuk balapan di British Superbike Championship terjadi pada pertengahan 2017. Tetapi sebelum itu, cedera membuat musimnya pada berakhir secara prematur. Tahun 2017 merupakan masa terobosan bagi pembalap Inggris ini, mengakhiri musim dengan dua kemenangan di British Superbike Championship, tempati peringkat keenam secara keseluruhan, serta tampil sebagai wildcard Moto2™ di GP Inggris. Musim 2018 terbukti lebih baik bagi Dixon. Ia menjadi runner-up dalam klasemen akhir British Superbike Championship. Tahun 2019 memberinya kesempatan untuk membuktikan dirinya di panggung dunia, saat bergabung dengan Angel Nieto Team untuk Moto2™. Meski hanya meraih dua poin, hal itu tidak menghentikannya untuk direkrut oleh Petronas Sprinta Racing pada 2020. Ia menjadi pembalap reguler yang mendapatkan poin sepanjang tahun. Dixon nyaris raih kemenangan dalam balapan basah di GP Prancis, dan cedera membuatnya derita patah pergelangan tangan. Ia pun harus menutup Kejuaraan lebih awal. Kendati menemukan jalan terjal untuk klaim podium perdana sepanjang 2021, Dixon berhasil mewujudkan satu mimpinya. Pembalap kelahiran Dover itu lakoni debut MotoGP™, ketika ditunjuk sebagai pengganti Franco Morbidelli yang cedera di Petronas Yamaha SRT untuk putaran GP Inggris dan GP Aragon. Pada 2022, Dixon tetap berada di kelas menengah. Ia berhasil enam kali naik podium dalam perjalanan menuju peringkat keenam klasemen akhir. Dixon tetap dipertahankan GASGAS Aspar Team untuk 2023. Pembalap Inggris itu pun menjalani musim yang luar biasa, termasuk dua kemenangan di Belanda dan Catalunya. Ia mengisi peringkat keempat klasemen akhir dan membubuhkan hasil serupa pada 2024 berkat dua kemenangan, termasuk kemenangan Grand Prix pertamanya di Silverstone. Namun, pembalap Inggris ini mengalami awal musim yang sulit. Tidak mendapatkan poin dalam lima putaran awal, dan akhirnya peringkat kedelapan secara keseluruhan. Tantangan baru kini menanti Dixon di tahun 2025 saat ia pindah ke Elf Marc VDS Racing Team.