Très rapide dans tous les véhicules qu'il pilotait, Thierry Boutsen traversa la Formule Ford comme une fusée. Sa première année en Formule 3 en 1979 ne fut pas aussi heureuse, mais tout se termina bien et il put piloter une voiture de série pour 1980, finissant second au classement général derrière Michele Alboreto. Ensuite, ce fut la Formule 2 et il y arriva deuxième de nouveau, cette fois-là derrière Geoff Lees. Mais il avait suffisamment impressionné les personnes influentes.

Ainsi, Thierry Boutsen arriva à la Formule 1 en 1983 avec Arrows et il y resta jusqu'en 1986, son meilleur résultat étant une seconde place à San Marino en 1985. Lorsqu'il passa chez Benetton en 1987, il termina huitième au classement général. En 1988, il obtint cinq fois la troisième place, ce qui aida Boutsen à devenir quatrième au championnat du monde. Quand il alla chez Williams en 1989, il obtint deux victoires, toutes deux dans des conditions humides. Malgré sa nouvelle victoire en 1990 contre une pression extraordinaire de la part d'Ayrton Senna en Hongrie, son contrat avec Williams ne fut pas renouvelé. Thierry Boutsen passa donc chez Ligier en 1991 et 1992, ce qui fut une erreur, car l'équipe n'était pas compétitive même avec des moteurs Renault. Quand Ivan Capelli fut renvoyé de Jordan en 1993, Thierry Boutsen prit sa place, mais il ne fit pas la saison.

Il pilota jusqu'en 1999 des voitures de tourisme quand un accident aux 24 heures du Mans qui aurait pu se terminer de façon dramatique lui fit comprendre qu'il était temps qu'il arrête de courir pour goûter à une retraite bien méritée.