Mikaël Pittet obtient en 2001 un doctorat en immunologie à l'Institut Ludwig pour la recherche sur le cancer et à l'Université de Lausanne. Il poursuit ses recherches au Massachusetts General Hospital (MGH), à la Harvard Medical School et au Dana-Farber Cancer Institute, à Boston, États-Unis. Il est nommé Samana Cay MGH Research Scholar en 2015, directeur du programme d'immunologie du cancer du Center for Systems Biology en 2016, et professeur ordinaire à la Harvard Medical School en 2019. Il rejoint la Faculté de médecine de l'UNIGE en septembre 2020, où il est nommé professeur ordinaire au Département de pathologie et immunologie, titulaire de la Chaire en onco-immunologie de la Fondation ISREC. Il est également membre du Centre de recherche translationnelle en onco-hématologie de la Faculté de médecine de l'UNIGE et chargé de missions au Département d'oncologie des Hôpitaux universitaires de Genève (HUG).

Son laboratoire de recherche est physiquement situé à Lausanne dans le centre Agora de recherche sur le cancer, qui rassemble au sein du Swiss Cancer Centre Léman (SCCL) des groupes de recherche interdisciplinaires travaillant à faire avancer la recherche sur le cancer vers la clinique. Ses recherches visent à découvrir comment le système immunitaire contrôle le cancer et d'autres maladies, et comment il peut être exploité à des fins thérapeutiques. Les travaux de Mikael Pittet ont permis de déterminer comment certains cancers sont régulés par diverses cellules immunitaires, notamment les cellules T cytotoxiques, les cellules T régulatrices, les macrophages, les monocytes, les neutrophiles et les cellules dendritiques. Toutes ces cellules sont considérées comme des cibles médicamenteuses dans l'immunothérapie du cancer.