Revelado pelas categorias de base doPSV Eindhoven, foi duas vezes emprestado a clubes de menor expressão daHolanda para adquirir experiência.
Após quatro anos noPSV, foi vendido aoHeerenveen, em 2004, permanecendo por uma temporada e meia neste clube, onde marcou 33 gols em 46 jogos.
Após sua passagem peloHeerenveen, foi negociado com oAjax, onde marcou 76 gols em quatro temporadas daEredivisie, conquistando o prêmio deartilheiro mundial, concedido pelaIFFHS, em 2006.
Curiosamente, Huntelaar teve seu melhor momento na carreira até hoje num dos maiores rivais do clube onde foi revelado. Em sua carreira nasligas holandesas, Huntelaar conquistou a marca de 135 gols em 183 jogos.
Sua estreia pelosmerengues aconteceu apenas em 4 de janeiro de 2009, na vitória por 1 a 0 sobre oVillarreal, disputada noSantiago Bernabéu, pelaLa Liga, quando entrou aos 56 minutos.[3] Seu primeiro gol aconteceu apenas quatro partidas depois, em 15 de fevereiro, na vitória por 4 a 0 sobre oSporting de Gijón, no Estádio El Molinón.[4]
Tendo disputado somente vinte partidas, e marcado apenas oito gols, acabou perdendo espaço com as contrataçõesmilionárias do presidenteFlorentino Pérez (que acabava de retornar ao comando) para a temporada 2009/10, comoCristiano Ronaldo eKarim Benzema.
Em 6 de agosto de 2009, foi confirmada sua transferência para oMilan, daItália, firmando um contrato de quatro anos, com valores não revelados, mas especulados em torno de€18 milhões, mais€2 milhões conforme seu desempenho.[5]
Sua estreia norossonero aconteceu em 29 de agosto, quando entrou no decorrer do segundo tempo contra a maior rival do Milan, aInternazionale. Apesar disso, Huntelaar não pôde evitar a derrota do seu time por 4 a 0 para a então campeã daSerie A.[6]
O holandês não vinha tendo muitas oportunidades noMilan, mas em uma partida contra oCatania, ele entrou nos minutos finais e ajudou o time marcando dois gols, decretando assim a vitória por 2-0.
Pouco aproveitado no Milan, no dia 31 de agosto de 2010, data do fechamento da janela de transferênciaseuropeia, Huntelaar acertou com oSchalke 04, custando cerca de 14 milhões deeuros.[7] Em 10 de setembro de 2010, ele fez sua primeira aparição pelo Schalke 04 em uma derrota por 2-0 fora de casa para o Hoffenheim.[8] No dia 19 de setembro de 2010, ele marcou seu primeiro gol pelo Schalke em uma derrota por 3-1 para o Borussia Dortmund no Revierderby.[9]
Ao fim da temporada 2026-17, encerrou sua 1ª passagem passagem pelo Schalke onde ao todo, disputou 240 partidas, com 35 assistências e 126 gols, tornando-se assim o segundo maior artilheiro da equipe alemã, apenas atrás de Klaus Fischer, que tem 226. Neste período, conquistou uma Copa da Alemanha.[10]
Em 1 de junho de 2017, oAjax confirmou a recontratação de Huntelaar em uma transferência gratuita graças ao seu contrato expirado com o Schalke 04 e retornou .[11]
Em 12 de dezembro de 2020, Huntelaar anunciou que se aposentaria no final da temporada 2020-21.[12]
Klaas-Jan Huntelaar anunciou sua aposentadoria ao final de seu contrato com o Schalke 04. A nível de clubes, fez um total de 653 jogos e marcou 361 golos. Pela seleção holandesa, fez 76 jogos, marcando 42 gols e dando cinco assistências. Ele também é o segundo maior artilheiro da Holanda, atrás deRobin van Persie.[15] Ele ainda anotou 18 hat-tricks em sua carreira.[16]
Pelaseleção principal, era muito provável que Huntelaar fosse um dos 23 selecionados porMarco van Basten para a disputa daCopa do Mundo 2006, o que não aconteceu, provocando a revolta dos torcedores doAjax, que contestavam ainda mais o posto de van Basten naLaranja, apesar deste ser um dos maiores ídolos da história do clube deAmsterdã.
Após aCopa, porém, Klaas-Jan foi convocado porvan Basten para um amistoso contra aRepública da Irlanda, em 16 de agosto de 2006. Huntelaar marcou dois gols e deu duas assistências na vitória holandesa por 4 a 0, se tornando o primeiro jogador holandês a marcar na sua estreia pelaseleção desde Dick Nanninga, em 1978.
Depois de ter sido deixado de fora de vários jogos, Huntelaar voltou a ser convocado para aseleção em Outubro de 2007, para os jogos contraRomênia eEslovênia, peloqualificatório para a Euro 2008. Devido à suspensão deRuud van Nistelrooy, Huntelaar iniciou como titular contra a Eslovênia, em 17 de outubro de 2007, e marcou seu primeiro gol em jogos oficiais na vitória de sua seleção por 2 a 0.
NaEuro 2008, foi reserva deNistelrooy. Sua única partida no torneio foi na vitória por 2–0 sobre aRomênia, com Huntelaar marcando um dos gols.
Foi reserva de Van Persie na campanha do vice-campeonato mundial holandês, marcando apenas um gol no torneio, na partida contraCamarões. Mas seu grande momento na seleção teria início após a Copa. Agora pelaseliminatórias da Euro 2012, em 3 de setembro de 2010, fez umhat-trick contraSan Marino, e a Holanda venceu por 5-0. Seguiu-se com mais dois gols marcados num jogo contra aFinlândia, quatro dias depois. Adicionou mais dois gols a sua contagem na vitória por 4-1 sobre aSuécia, em 12 de outubro. É atualmente o artilheiro das eliminatórias para a Euro, com oito gols. Num período de cinco meses, entre 3 de setembro de 2010, data do jogo contra San Marino, e 9 de fevereiro de 2011, numamistoso contra aÁustria, somou um total de 10 gols marcados pelaseleção, e agora tem um total de 26 gols em 42 jogos pelaLaranja, entrando para a seleta lista dos10 maiores artilheiros da mesma.
Em2014 foi convocado para o mundial do Brasil, novamente como reserva de Van Persie. Apesar de ser reserva teve papel fundamental na vitória por 2-1 de virada sobre oMéxico, marcando de pênalti o gol que garantiu a classificação holandesa para as quartas de final. ALaranja conquistaria a medalha de bronze no mundial.