В 1977 дебютировал в гонкам чемпионата Формула Форд-1600, в котором завоевал чемпионский титул уже в 1978 году, одержав победу в 15 гонках из 18. В 1979 перешел в чемпионат Формула-3, и одержав три победы в чемпионате 1980 года занял второе место позади Микеле Альборето. В 1981 перешел в Формула-2 и снова занял второе место, на сей раз позади Геоф Лиис. В 1983 Тьери участвовал в European Touring Car Championship и гонке World Sportscar одержал победу с Бобом Воллеком на автодроме в Монце.
В 1983 заплатил $500,000 за участие в чемпионате Формулы-1 и дебютировал за рулём болида Эрроуз на Гран-при Бельгии 1983 года, но, не показав особенных результатов и завоевав один подиум за четыре сезона, в 1987 году перешел в команду Бенеттон. В 1989 подписал двухлетний контракт с Фрэнком Уильямсом и в первом же сезоне за команду Уильямс одержал победу в двух Гран-при: на дождливом Гран-при Канады Гран-при Австралии. В 1990 одержал победу на Гран-при Венгрии, обогнав своего друга Айртон Сенна на болиде МакЛарен-Хонда. В 1991 перешел в команду Лижье. И в 1993 году ушел в Джордан заменив там Иван Капелли, после того как он покинул Формулу-1. Бутсен участвовал и в американских чемпионатах и гонках. Совместно с Биллом Адамом и Hans Stuck на автомобиле Порше, Тьерри завоевал второе место в своём классе на гонке 24 часа Дайтоны в 1997 году.
Из автоспорта окончательно ушел после аварии в гонке 24 часа Ле-Мана в 1999 году.
Сейчас Тьерри Бутсен владеет компанией Boutsen Aviation, расположенной в Монако.
Результаты гонок в Формуле-1
(key) (Races in bold indicate pole position)
