Ontkean begyndte i Hollywood ved at gæste medvirke i The Partridge Family i 1971, og han var gæstespiller i tv-serier som Ironside og Longstreet, men hans gennembrud var i ABC-serien The Rookies (1972-1976), hvor han spillede betjent Willie Gillis i de to første sæsoner. Ontkeans ishockeyfærdigheder spillede en stor rolle i forbindelse med, at han fik rollen som Ned Braden i Slap Shot (1977), da han selv udførte alle sine skud på isen. I 1979 medvirkede han i det første afsnit af Tales of the Unexpected.
Andre tidlige filmroller omfattede Necromancy (1972) med Orson Welles; Voices (1979) med Amy Irving; Willie & Phil (1980) med Margot Kidder; The Blood of Others (1984); The Allnighter og Maid to Order (begge 1987) (sidstnævnte med Ally Sheedy); Clara’s Heart (1988) med Whoopi Goldberg, og Bye Bye Blues (1989).
Making LoveRediger
Making Love (1982) handler om en gift mand, der opdager sin homoseksualitet. Ontkean var ikke instruktørens første valg til filmen: Arthur Hiller havde tidligere kontaktet Tom Berenger, Michael Douglas, Harrison Ford, William Hurt og Peter Strauss til at spille hovedrollen, før han i sidste ende henvendte sig til Ontkean. Ifølge Hiller var reaktionen fra de fleste skuespillere at fortælle ham, at han ikke engang skulle overveje dem til rollen. I filmen blev Ontkean genforenet med Kate Jackson; de to havde tidligere spillet sammen i The Rookies. Mange år senere forsøgte Ontkean at forhindre, at klip fra filmen blev inkluderet i The Celluloid Closet, en dokumentarfilm fra 1996 om LGBT-figurer i film, men det lykkedes ham ikke.
Twin PeaksRediger
Ontkean optrådte som sherif Harry S. Truman i David Lynch og Mark Frosts Twin Peaks (1990). Han filmede scener til Twin Peaks: Fire Walk with Me, men ligesom mange andre fra den oprindelige tv-serie blev hans scener slettet fra den endelige film.
Efter Twin PeaksRediger
Ontkean optrådte efterfølgende i mange film- og tv-produktioner, herunder Kids Don’t Tell (1985) med JoBeth Williams; The Right of the People (1986); In Defense of a Married Man (1990); In a Child’s Name (1991) med Valerie Bertinelli; Legacy of Lies (1992); Rapture og Vendetta II: The New Mafia (begge 1993); Swann: A Mystery og The Stepford Husbands (begge 1996); Summer of the Monkeys og A Chance of Snow (begge 1998; sidstnævnte igen med JoBeth Williams); Bear with Me (2000) og Mrs. Ashboro’s Cat (2003).
Ontkean havde en tilbagevendende rolle i Fox’ kortlivede serie North Shore i 2004 og medvirkede også i komedieserien Sophie fra 2008.
Sidste rolle til dato: The DescendantsRediger
Han havde en meget lille rolle i filmen The Descendants fra 2011, som var hans sidste rolle til dato, før han besluttede sig for at trække sig tilbage fra skuespillet. Filmen blev optaget på Hawaii, hvor han bor.
Twin Peaks: The ReturnRediger
Ontkean blev kontaktet for at genoptage sin rolle som sherif Truman til genoplivningen af Twin Peaks i 2017. I første omgang var Ontkean begejstret for at vende tilbage til rollen, og han fik Twin Peaks-eksperten Brad Dukes til at hjælpe ham med at finde den jakke, som hans karakter engang bar i serien. Dukes fandt en passende kopi, købte den og sendte den til Ontkean. I 2015 droppede Ontkean imidlertid officielt ud af Twin Peaks genoplivning af årsager, som aldrig blev offentliggjort. Dukes huskede: “Vi talte sidst sammen i august, og han informerede mig om, at han ikke ville tage til Washington alligevel. Jeg fortalte ham, at jeg var knust over at høre det. Ud over at jeg er ked af det, er jeg også forvirret. Twin Peaks er ikke Twin Peaks uden Michael Ontkean som sherif Harry S. Truman.”
Ontkeans rolle blev erstattet af Robert Forster, der spillede sherif Trumans bror Frank. Forster var oprindeligt David Lynchs første valg til at spille Harry Truman i 1990.