Mikkelsen begon op 18-jarige leeftijd met voetballen bij Lyngby BK in de Deense Eerste divisie. Toen hij stopte was deze club inmiddels gepromoveerd naar de Superligaen. In de zomer van 2007 werd hij verkocht aan Brøndby IF, waar hij tot 2009 speelde. Op 21 juli 2007 debuteerde hij bij deze club in een wedstrijd tegen de topclub FC Nordsjælland. In deze wedstrijd scoorde hij en gaf hij een assist. Twee jaar later, in augustus 2009, tekende Mikkelsen bij FC Nordsjælland.
Interlandcarrière
Tobias Mikkelsen werd voor het eerst opgeroepen door bondscoach Morten Olsen voor het Deens voetbalelftal in november 2011. Hij debuteerde tegen Finland op 15 november 2011. Op 16 mei 2012 maakte Olsen bekend dat Mikkelsen deel uitmaakte van de selectie van het Deens elftal op het Europees kampioenschap voetbal 2012 in Oekraïne en Polen.[1] Daar werd de ploeg in de groepsfase uitgeschakeld. Op de verrassende 1–0 overwinning op Nederland volgden nederlagen tegen Portugal (2–3) en Duitsland (1–2), waardoor de Denen als derde eindigden in groep B.