Secondo di tre figli, ha una sorella maggiore di nome Cristina e una sorella minore di nome Elene.[2] Da bambino praticava iltaekwondo. Il padre Ernesto lo ha cresciuto infondendo in lui un forte senso di istruzione e abnegazione,[2] e sono i genitori ad occuparsi della sua carriera sportiva di Mikel. Laureato in economia aziendale nell'Università di Deusto,[3] ha avuto un figlio con la fidanzata Ainhoa Larrauri.[4]
Attaccante dotato di eccellente tecnica e spiccata abilità nel dribbling.[5] Calcia bene dalla media distanza, nonostante sia mancino all'occorrenza tira pure con il destro, sa calciare con potenza oltre a essere bravo nel tiro di prima intenzione, inoltre è affidabile neirigori calciando bene dagli undici metri. Agisce prevalentemente alle spalle delle punte o daala su entrambe le fasce.[5][6]
Inizia nelle giovanili dell'Eibar, per poi passare allaReal Sociedad nel 2011. Tra il 2014 e il 2015 gioca con la squadra riserve del club diSan Sebastián, trovando 3 gol in 13 presenze nella terza serie iberica.
Fa il suo esordio assoluto in prima squadra il 25 ottobre 2015 subentrando aCarlos Vela nella vittoria per 0-4 sul campo delLevante, valida per la 9ª giornata dellaLiga spagnola. La sua presenza fra i grandi diventa da lì in poi stabile, vedendolo totalizzare al termine della stagione 22 presenze in campionato impreziosite da 6 reti. Nella stagione 2016-2017 si conferma un pilastro dei baschi, scendendo in campo 38 volte su 38 e segnando 2 gol in un campionato terminato con il 6º posto e la qualificazione all'Europa League.
Nel 2018 gli è stata assegnata la maglia numero 10 della squadra, ereditata dalla bandiera del clubXabi Prieto, che si era appena ritirato.[5] Il 3 aprile del 2021 vince con la Real Sociedad, laCoppa del Re decidendo grazie ad una sua rete dal dischetto, la finale nel derby contro l'Athletic Bilbao, regalando così alla società basca un trofeo a distanza di 34 anni dall'ultima vittoria.[7]
Il 17 marzo 2022, durante un allenamento, subisce la rottura completa del legamento crociato del ginocchio sinistro, costringendolo ad uno stop forzato di almeno sei mesi.[8]
Compie la trafila delle nazionali giovanili spagnole. Il 23 marzo 2017 fa il suo esordio con lanazionale Under-21 spagnola nella partita amichevole, vinta per 3-1 contro i pari età dellaDanimarca. Pochi mesi dopo viene convocato per l'Europeo Under-21 inPolonia. Il 10 ottobre dello stesso anno, segna la sua prima rete con la maglia dell'Under-21 spagnola, nella partita valida allaqualificazione agli Europei del 2017, vinta per 4-1 contro laSlovacchia.
Il 22 marzo 2018 sigla una doppietta nella partita vinta in trasferta per 5-3 contro l'Irlanda del Nord. Nel giugno 2019 viene convocato anche per l'Europeo Under-21 inItalia, dove gioca da titolare con le furie rosse, arrivando fino in fondo al torneo e trionfando per 2-1 in finale contro laGermania.
Convocato perEuro 2020,[11] nel corso della competizione ha segnato agli ottavi nel successo per 5-3 contro laCroazia realizzando il quinto gol degli iberici al 103'.[12]
Il 22 marzo 2024 indossa per la prima volta la fascia di capitano della selezione iberica nell'amichevole persa 1-0 contro laColombia.[13]
Il 5 giugno 2024 realizza la sua prima tripletta in Nazionale, per giunta subentrando all'intervallo, nell'incontro amichevole contro l'Andorra.[14] Convocato per la fase finale diEuro 2024,[15] il 14 luglio segna il gol del decisivo 2-1 nella finale contro l'Inghilterra, laureandosi quindi campione d'Europa.[16]
Il 22 giugno 2021 viene convocato dal commissario tecnico dellanazionale under 21Luis de la Fuente per leolimpiadi del mese successivo.[17] Il 22 luglio successivo, soltanto 16 giorni dopo la semifinale dell'Europeo, fa il suo esordio con lanazionale olimpica nella gara d'esordio contro l'Egitto. Tre giorni più tardi decide con un colpo di testa la gara vinta per 1-0 contro l'Australia.[18] Risulta decisivo anche nei quarti di finale contro laCosta d'Avorio, dove nei supplementari realizza il gol che riporta lefurie rosse in vantaggio e serve aRafa Mir l'assist del definitivo 5-2.[19] Durante la semifinale contro ilGiappone Oyarzabal fornisce al suo compagno di squadraMarco Asensio l'assist con cui quest'ultimo segna la rete del 1-0 vincendo e passando in finale dove la selezione spagnola si arrende alBrasile, con Oyarzabal che risponde al gol diCunha portando la sfida ai supplementari, poi terminati 2-1 per iverdeoro.[20] Conclude il torneo con tre reti e due assist a referto e conquistando dunque la medaglia d'argento.