У дорослому футболі дебютував 2004 року виступами за команду клубу «Люнгбю», в якій провів три сезони, взявши участь у 57 матчах чемпіонату.
Своєю грою за цю команду привернув увагу представників тренерського штабу клубу «Брондбю», до складу якого приєднався 2007 року. Відіграв за команду з Брондбю наступні два сезони своєї ігрової кар'єри.
До складу клубу «Нордшелланд» приєднався 2009 року. За свої перші три сезони в новому клубі встиг відіграти за команду з Фарума 76 матчів в національному чемпіонаті, 2012 року став чемпіоном Данії. Того ж року перейшов до німецького «Гройтера», за який, втім за декілька місяців провів лише 7 ігор в різних турнірах.
16 січня 2013 року став гравцем норвезького «Русенборга»[1]. З командою став чемпіоном і володарем Кубка Норвегії у 2015 році.
8 січня 2016 року Тобіас Міккельсен повернувся до «Нордшелланда», підписавши контракт на два з половиною роки[2]. По завершенні угоди покинув клуб.
У червні 2018 року Міккельсен перейшов до австралійського клубу «Брісбен Роар», підписавши однорічний контракт, після завершення якого перейшов у шведський «Гельсінгборг»[3], де і завершив кар'єру на початку 2020 року[4].
Виступи за збірну
15 листопада 2011 року дебютував в офіційних іграх у складі національної збірної Данії у матчі проти команди Фінляндії (2:1)[5]. Другий матч зіграв 29 лютого 2012 проти збірної Росії (0:2).
Наприкінці травня 2012 року гравця, що мав в активі лише дві гри за національну збірну, однак провів чудовий сезон у своєму клубі та допоміг йому завоювати перемогу у чемпіонаті Данії, було включено до її заявки для участі у фінальній частині чемпіонату Європи 2012 року. На турнірі зіграв у всіх трьох іграх, кожен раз виходячи на заміну, але данці не вийшли з групи.
Згодом 2012 року зіграв два останніх матчі за збірну і 15 серпня у товариській грі проти Словаччини (1:3) забив свій єдиний гол за збірну.