Lyoto Machida pantera w octagonie

Pierwszą walkę Lyoto Machida stoczył w 2003 roku w Tokio podczas gali NJPW: Ultimate Crush zorganizowanej przez Antonio Inokiego. Przez kilka następnych lat był uważany za wschodzącą gwiazdę MMA. Pokonał w tym czasie m.in. przyszłego mistrza UFC w wadze średniej Richa Franklina, byłego mistrza UFC w wadze półśredniej B.J. Penna, finalistę programu UFC The Ultimate Fighter Stephana Bonnara oraz dwóch zawodników K-1: Michaela McDonalda i Sama Greco.

UFC

Na początku 2007 roku Machida dołączył do organizacji UFC i w ciągu dwóch lat nie przegrał żadnej walki, pokonując sześciu zawodników: Sama Hogera, Davida Heatha, Kazuhiro Nakamurę, Rameau Thierry Sokoudjou, byłego mistrza UFC w wadze półciężkiej Tito Ortiza oraz niepokonanego wcześniej Thiago Silvę. Zaowocowało to w marcu 2009 ogłoszeniem przez władze UFC, że Machida zmierzy się z ówczesnym mistrzem wagi półciężkiej, Rashadem Evansem w walce o pas . Doszło do niej 23 maja podczas gali UFC 98. Machida wygrał przez nokaut w drugiej rundzie (lewy sierpowy) .

25 października 2009 roku stoczył walkę w obronie tytułu z Maurício Ruą. Wygrał ją przez wysoce kontrowersyjną jednogłośną decyzję sędziów. Pod wpływem krytyki mediów i kibiców władze UFC postanowiły jak najszybciej zorganizować walkę rewanżową . Odbyła się ona 8 maja 2010 roku (UFC 113). Rua znokautował Machidę w pierwszej rundzie, odbierając mu pas.

Kolejnym przeciwnikiem Machidy został były mistrz UFC w wadze półciężkiej, Quinton Jackson. Walka odbyła się na gali UFC 123. W trakcie rundy pierwszej Machida trafił rywala kilka razy niskimi kopnięciami i uderzeniami z kontry, podczas gdy Amerykanin klinczował i starał się zadawać ciosy w korpus. Druga runda była wyrównana, choć to Jackson był aktywniejszy i zaliczył jedno obalenie. W rundzie trzeciej Machida zadał mocny cios lewą, który na moment zamroczył przeciwnika, a następnie wyprowadził serię uderzeń pięściami i kopnięć, a także obalił i dosiadł Jacksona. Mimo to sędziowie niejednogłośnie przyznali zwycięstwo Amerykaninowi (29–28, 29–28, 28–29). Decyzja ta była wysoce kontrowersyjna i zdziwiła nawet samego Jacksona . W wywiadzie po walce zgodził się on na powtórzenie walki, ponieważ miał poczucie przegranej. „Nie chcę tego, ale natychmiastowy rewanż byłby uczciwą decyzją” – powiedział . Jednakże prezydent UFC, Dana White uznał wynik pojedynku za prawidłowy i odmówił zorganizowania walki rewanżowej .

30 kwietnia 2011 roku w Toronto, podczas gali UFC 129 Machida znokautował byłego mistrza UFC w wadze półciężkiej i ciężkiej Randy’ego Couture’a kopnięciem frontalnym z wyskoku (kanku dai). Komentatorzy, dziennikarze oraz sam Machida podkreślili podobieństwo tego kopnięcia do techniki rodem z filmu Karate Kid . Było ono tak mocne, że wybiło Couture’owi przedni ząb . Co więcej, wskutek porażki blisko 48-letni Amerykanin ogłosił zakończenie sportowej kariery . 12 listopada stoczył przegrany pojedynek o pas mistrzowski w wadze półciężkiej z Jonem Jonsem na gali UFC 140. 4 sierpnia 2012 roku na gali UFC on Fox 4 znokautował Amerykanina Ryana Badera w 2. rundzie i zapewnił sobie ponownie pojedynek o pas mistrzowski, który się nie odbył. Pod koniec sierpnia 2012 roku Dan Henderson który miał walczyć z mistrzem wagi półciężkiej na gali UFC 151, został kontuzjowany, następny w kolejce Machida zrezygnował z walki twierdząc że ma za mało czasu na przygotowanie się. W ostateczności gale odwołano, a Dan Henderson i Lyoto Machida zawalczyli na gali UFC 157 o prawo do pojedynku o pas mistrza wagi półciężkiej. Lyoto wygrał przez niejednogłośną decyzję, nie kryjąc że czuje się zaskoczony że była niejednogłośna. Z powodu tego, iż Alexander Gustafsson otrzymał możliwość stoczenia walki o pas, plany zestawienia Machidy z posiadaczem pasa mistrzowskiego Jonsem zeszły na dalszy plan, a Machida ostatecznie stoczył pojedynek z Philem Davisem 3 sierpnia. Machida kontrowersyjnie przegrał na punkty z Amerykaninem. Po tej przegranej postanowił zejść kategorię niżej czyli do średniej (-84 kg). Pierwszy pojedynek w nowej wadze stoczył 26 października w Manchesterze przeciw byłemu klubowemu koledze Markowi Muñozowi. Machida (jako zastępca za kontuzjowanego Michaela Bispinga) znokautował rywala wysokim kopnięciem w głowę w 1. rundzie.

5 lipca 2014 stoczył pojedynek o pas mistrzowski w wadze średniej z Chrisem Weidmanem. Po 5. rundowym pojedynku sędziowie jednogłośnie wskazali zwycięstwo obrońcy tytułu Weidmanowi.

Charakterystyczny styl walki Machidy czyni go dobrze rozpoznawalnym. Używa on długich postaw rodem z Karate Shotokan (m.in. migi zenkutsu-dachi), klasycznej gardy (kamae), a także wielu typowych dla karate kopnięć i podcięć. Jest raczej „uderzaczem” niż „parterowcem”, ale czasami obala przeciwników przy pomocy rzutów sumo, a w parterze używa BJJ. Jego główne atuty to refleks, szybkość i precyzja ciosów. Zawodnik ten doskonale czuje dystans i umie zadawać uderzenia, unikając jednocześnie ataków oponenta.