Mike Vogel commence sa carrière comme mannequin pour les jeans Levi's en 2001. La même année il est engagé à la télévision pour tenir un rôle régulier dans la série Parents à tout prix. En 2003 il obtient son premier rôle au cinéma, avec ça planche, puis, toujours en 2003 il tient l'un des premiers rôles dans la nouvelle version de Massacre à la tronçonneuse, réalisé par Marcus Nispel.
En 2006 il décline le rôle d'Angel dans X-Men: l'affrontement final pour aller tourner Poséidon, de Wolgang Petersen.
Il retrouve un rôle d'importance en 2008 dans Cloverfield, film de Matt Reeves produit par J.J. Abrams. Ce dernier le castera d'ailleurs pour jouer Kirk dans Star Trek, mais le rôle reviendra finalement à Chris Pine.