Nos Jogos Olímpicos de 1968, na Cidade do México, apesar de estar doente, Burton venceu a prova dos 400 metros nado livre em uma disputa acirrada contra o canadense Ralph Hutton e ganhou os 1.500 metros com uma vantagem de 18 segundos sobre seu compatriota John Kinsella — uma margem que jamais foi igualada.
Quatro anos depois, em Munique, Burton defendeu com sucesso seu título nos 1.500 metros, estabelecendo um recorde mundial com o tempo de 15 minutos e 52,58 segundos. Na primavera de 1972, ele havia sido diagnosticado com uma deficiência vitamínica e mal conseguiu vaga na equipe durante as seletivas americanas, não se classificando para as provas de 400 metros nado livre ou 200 metros borboleta.
A histórica conquista do bicampeonato por Burton acabou sendo ofuscada pelo feito de seu companheiro de equipe Mark Spitz, que ganhou um recorde de sete medalhas de ouro, e pelo ataque terrorista fatal na Vila Olímpica, ocorrido no dia seguinte à prova de Burton. Ele foi o porta-bandeira dos EUA na cerimônia de encerramento.
As conquistas de Burton na prova de longa distância (conhecida como "a milha" na natação) deram início a uma sequência de sucessos para os EUA, com Brian Goodell conquistando o ouro nos Jogos Olímpicos de Montreal, em 1976.
O nadador americano Bobby Finke igualou o feito de Burton ao conquistar títulos consecutivos nos 1.500 metros nas Olimpíadas de 2020 e 2024, estabelecendo um recorde mundial de 14:30,67 em Paris.
Burton foi incluído no Hall da Fama Internacional da Natação em 1977. Ele também integra o Hall da Fama da UCLA, tendo conquistado cinco títulos individuais da NCAA. Nascido Michael Jay Burton em 3 de julho de 1947, em Des Moines, Iowa, ele sofreu ferimentos graves aos 12 anos ao ser atropelado por um caminhão enquanto andava de bicicleta. As lesões o obrigaram a abandonar esportes de contato como futebol americano e beisebol, levando-o a dedicar-se à natação.
Em sua trajetória para se tornar um dos grandes nadadores de provas de longa distância do esporte, Burton foi o primeiro homem a nadar os 800 metros nado livre em menos de 8 minutos e 30 segundos e o primeiro a adotar um regime de treinamento de alto volume de quilometragem para maximizar a resistência cardiovascular e a eficiência da braçada. A nadadora Janet Evans, tetracampeã olímpica, utilizou um programa semelhante.
Mais tarde, Burton atuou como técnico de equipes de natação em Iowa, Washington e Montana.
