Korai karrier
Patrick Chan 1996-ban kezdett korcsolyázni. Eredetileg azért akart megtanulni korcsolyázni, hogy jégkorongozni tudjon, de hamarosan a műkorcsolya is érdekelni kezdte. Edzője, Osborne Colson napi 30 percet töltött vele az alapütésekkel, az élmunkával, a keresztezéssel és az egyensúlygyakorlatokkal. Chan azt mondta: "Azt mondom az embereknek, hogy a térdeimben lévő áramlást és az éleim által generált áramlást Colson úrnak köszönhetem. Tudta, hogy mindent szét kell szednie, és az alapoktól kell kezdenie a korcsolyázás alapjait."
2007-2008-as szezon
Chan edzésidejét a coloradói Colorado Springsben található World Arena Ice Hall és a torontói Granite Club között osztotta meg.
Chan a 2008-as márciusi világbajnokságon versenyzett. A rövidprogramban a hetedik, a szabadkorcsolyában pedig a 11. helyen végzett, összességében kilencedik lett.
2008-2009-es szezon
A 2009-es világbajnokságon Chan a rövidprogramban harmadik lett Brian Joubert és Evan Lysacek mögött, a szabadkorcsolyában pedig második, és Lysacek mögött ezüstérmet szerzett. Tizennyolc éves volt. A 2009-es World Team Trophy-n is versenyzett Kanada színeiben. A férfiaknál negyedik lett, Kanada pedig összességében ezüstérmet szerzett az Egyesült Államok mögött és Japán előtt.
2009-2010-es szezon
A 2010-es téli olimpiát Chan hazájában, Kanadában rendezték. Chan hetedik lett a rövidprogramban, majd új személyes legjobb eredményt elérve negyedik lett a szabadkorcsolyában, így összesítésben ötödik helyen végzett.
Chan a 2010-es világbajnokságon ismét versenyzett. A második helyen végzett a rövidprogramban, mindössze 1.50-gyel lemaradva az élen álló Daisuke Takahashi mögött. A szabadkorcsolyában második lett, 8,98 ponttal Takahashi mögött, és ezzel megszerezte második világbajnoki ezüstérmét. Chan 27 000 dolláros pénzdíjat kapott.
2010-2011-es szezon
Chan a 2010-es Liberty Summer Competition versenyen kezdte a szezont, ahol bemutatta új rövid műsorát a Take Five című jazzdarab zenéjére. A rövidprogramban első helyezést ért el, első 4T-jét landolta a versenyen, és magas végrehajtási osztályzatot kapott az ugrásért. A szabadkorcsolyában kihagyta a 4T-t, de első alkalommal versenyen egy 3A-3T kombinációt mutatott be, és aranyérmet szerzett.
A 2011-es moszkvai világbajnokságon egy hónapos késéssel, 93,02 ponttal, új világrekorddal nyerte a rövidprogramot. A szabadprogramban 187,96 pontot gyűjtött (szintén világrekord), így a két versenynap alatt összesen 280,98 pontot szerzett. Szeptemberben három Guinness-rekordot igazoló oklevelet kapott a rövidprogramban, a szabadkorcsolyában és az összpontszámban elért világrekordokért.
2011-2012-es szezon
2012 februárjában Chan részt vett a 2012-es Négy Kontinens Bajnokságon. A rövidprogramban Takahito Mura előtt 4,51-gyel, a szabadkorcsolyában pedig Daisuke Takahashi előtt 24,25-tel lett első, és 10,00 pontot kapott a programelemek pontszámára. Összesen 273,94 ponttal lett aranyérmes.
2012 márciusának végén Chan részt vett a 2012-es világbajnokságon a franciaországi Nizzában, és zsinórban másodszor nyert világbajnoki címet. Mindkét szegmensben első lett, és összesen 266,11 ponttal végzett, 6,45 ponttal megelőzve az ezüstérmes Daisuke Takahashit. A közönségből néhányan kifütyülték az eredményt. 2012. április 16-án a hírmédia arról számolt be, hogy Chan elfogadta Krall lemondását. Krallnak tulajdonította, hogy javított a négyesugrásán.
2012-2013-as szezon
A szezon során Kathy Johnson és Eddie Shipstead edzője volt. Elhagyta régi koreográfusát, Lori Nicholt, és felkérte Jeff Buttle-t és David Wilsont, hogy készítsék el versenyprogramjait.
Januárban, a 2013-as kanadai bajnokságon Chan mindkét szegmensben az első helyen végzett, és megnyerte hatodik kanadai országos bajnoki címét. A 2013-as világbajnokságon, amelyet a kanadai Ontario államban, Londonban rendeztek, Chan megnyerte a rövid programot, 6,81 ponttal többet szerezve, mint a kazah Denis Ten. Ezzel új világrekordot állított fel. A szabadkorcsolyában hibázott az ugrásaiban, és ebben a számban második lett. Összességében 267,78 ponttal végzett az első helyen, 1,3 ponttal megelőzve Ten-t az aranyéremért. Ez volt Chan harmadik egymást követő világbajnoki címe.
2013-2014-es szezon
A 2013-14-es ISU Grand Prix szezonban Chan megnyerte a 2013-as Skate Canada International és a 2013-as Trophée Éric Bompard versenyt is, akkor világrekordot ért el a rövidprogramban és a szabadkorcsolyában is. A Grand Prix döntőjében második lett a japán Yuzuru Hanyu mögött.
A 2014. évi téli olimpiai játékokon Patrick Chan a csapatversenyben indult. A férfi rövidprogramban harmadik lett, és hozzájárult Kanada ezüstérmes helyezéséhez.
Az egyéni verseny során Chan a második helyen végzett a rövidprogramban, 3,93 ponttal kevesebbet kapott, mint Hanyu világrekordja, és több mint tíz ponttal megelőzte a mezőny többi tagját. Hanyu programjában ugyanazok az ugrások szerepeltek, mint Chanéban, de jobb minőséget és amplitúdót ért el az ugrásokban, különösen a tripla axelben. Hanyu kétszer is elesett a szabadkorcsolya során, és egy másik tripla diszkvalifikációt kapott, mert egy ugrássorozat közepén tette le a lábát, míg Chan több ugrással is küszködött, többek között egy viszonylag egyszerű dupla axelt is elrontott. Ennek eredményeképpen Hanyu 0,54 ponttal megelőzte Chant a szabadkorcsolyában, és megszerezte az aranyérmet, míg Chan az ezüstérmet.
2015-2016 szezon
2015 tavaszán Chan több interjúban is megerősítette, hogy a 2015-2016-os szezonra megkezdi a felkészülést.
Chan könnyedén megszerezte nyolcadik országos bajnoki címét a 2016-os kanadai műkorcsolya-bajnokságon Chan aranyérmet nyert a 2016-os Négy Kontinens Bajnokságon, legyőzve Jin Boyangot, és új egyéni csúcsot ért el a szabadkorcsolyában. A 2016-os világbajnokságon az ötödik helyen végzett, miután rövidben harmadik, szabadban pedig ötödik lett.
2016-2017-es szezon
Chan és Johnson 2016 júliusában döntöttek úgy, hogy Vancouverbe költöznek. A nő 2016 augusztusában lemondott, és a Vancouverbe költözést elhalasztották. 2016. szeptember 23-án Chan bejelentette, hogy új edzői csapatát Marina Zueva vezeti majd, és az edzőbázis a michigani Canton lesz. A teljes szezonra Cantonban maradna.
Chan könnyedén nyerte meg rekordot jelentő kilencedik kanadai országos bajnoki címét. A 2017-es világbajnokságon a rövidprogramban 102,13-as új személyes legjobbját állította fel, amivel a harmadik helyen érmes lett, de a hosszúprogram után a hatodik helyre esett vissza. A szezon során megpróbált egy négyszeres Salchow-t beépíteni a repertoárjába, válaszul a top versenytársak növekvő ugrásnehezítésére.
2017-2018-as szezon
Februárban Chan harmadik olimpiáján képviselte Kanadát a dél-koreai Pjongcsangban. Első olimpiai aranyérmét és összességében harmadik olimpiai érmét a csapatversenyben szerezte, legyőzve az orosz olimpikonokat. Mindkét számban korcsolyázott, a rövidpályás számban harmadik, a szabadkorcsolyában pedig első lett. Ezzel 18 csapatpontot szerzett Kanadának, hatmal többet, mint az orosz korcsolyázó Mihail Koljada. A férfiak egyéni versenyében Chan a kilencedik helyen végzett, miután a rövidprogramban hatodik, a szabadkorcsolyában pedig nyolcadik lett. Egy négyes próbálkozását triplázta, egy hármas próbálkozását duplázta, egy tripla axelben kézzel ért földet, és néhány lábmunkájában megbotlott. Kijelentette, hogy ez az olimpiai verseny volt az utolsó versenye. Hivatalosan 2018. április 16-án vonult vissza a versenyzéstől.
