Comincia a gareggiare nel ciclismo all'età di quattordici anni, frequentando poi la Queensland Academy of Sport e l'Australian Institute of Sport[2][3]. Nel 2008 rappresenta per la prima volta il suo paese partecipando ai campionati del mondo su strada Juniores di Città del Capo[3]. L'anno dopo, tra gli Juniores, ottiene su pista i primi titoli di rilievo, tre campionati nazionali e il titolo mondiale di categoria nell'inseguimento individuale. In tali occasioni si mette in evidenza stabilendo per due volte il record del mondo Under-19 dell'inseguimento individuale sulla distanza dei 3000 metri[1].
Nella stagione 2009-2010 debutta nelle competizioni Open su pista, cogliendo importanti successi: vince la prova di inseguimento a squadre di Coppa del mondo a Pechino, la gara di omnium ai campionati australiani, il titolo mondiale dell'inseguimento a squadre a Ballerup, primo iride Open in carriera per lui[3]. Nel 2010 fa sue anche la gara di inseguimento a squadre ai Giochi del Commonwealth di Delhi (è bronzo nella prova individuale) e i due titoli di inseguimento ai Campionati oceaniani[3]. Nella stessa annata debutta inoltre come Under-23 su strada, all'età di soli diciotto anni, aggiudicandosi la gara in linea di categoria ai campionati nazionali.
Nel 2011 ottiene il secondo titolo mondiale, ancora nell'inseguimento a squadre. Su strada coglie invece il successo nel prologo e nella terza tappa del prestigioso Tour de l'Avenir in Francia, e per la stagione successiva debutta da professionista tra le file del team World Tour australiano GreenEDGE[1]. Nel 2012 si aggiudica il titolo nazionale nell'inseguimento individuale su pista; nella medesima specialità fa poi suo per la prima volta il campionato del mondo, battendo in finale il connazionale Jack Bobridge. In estate ottiene quindi la medaglia d'argento nell'inseguimento a squadre ai Giochi olimpici di Londra[1][3].
Nel 2013 conferma il titolo nazionale nell'inseguimento individuale. Successivamente ai campionati del mondo su pista di Minsk realizza la doppietta dell'inseguimento, è infatti medaglia d'oro sia nella gara individuale che in quella a squadre[3]. Ai campionati del mondo su strada di Firenze conquista invece l'argento nella cronometro a squadre con la sua Orica-GreenEDGE. Inizia il 2014 aggiudicandosi prima il titolo australiano a cronometro su strada e poi vincendo la terza tappa, sempre a cronometro, del Tour of Qatar. Nello stesso anno partecipa alle classiche del Nord e al Giro d'Italia, e vince ancora la medaglia d'argento nella cronometro a squadre ai campionati del mondo di Ponferrada. Nel 2015 si aggiudica il titolo a cronometro dei campionati oceaniani e prende nuovamente parte al Giro d'Italia 2015; a fine stagione riprende inoltre l'attività internazionale su pista vincendo la prova di inseguimento a squadre di Cambridge valida per la Coppa del mondo. Nel 2016 partecipa per la terza volta alla "corsa rosa", in cui parte per ultimo durante la cronometro iniziale di Apeldoorn.
^abcdef(EN) Michael Hepburn, su greenedgecycling.com, www.greenedgecycling.com. URL consultato il 5 aprile 2013.
^(EN) MICHAEL HEPBURN, su london2012.olympics.com.au, london2012.olympics.com.org.au. URL consultato il 5 aprile 2013 (archiviato dall'url originale il 4 maggio 2013).
^abcdef(EN) Michael Hepburn, su cycling.org.au, www.cycling.org.au. URL consultato il 5 aprile 2013 (archiviato dall'url originale il 1º marzo 2011).