Donald comenzó su carrera en Commerce City, Colorado, en un gimnasio llamado Freedom Fighters, ganando sus primeras 25 peleas de Muay Thai.

Cerrone comenzó a entrenar con Jon Jones, Rashad Evans, Nate Marquardt, Keith Jardine, Georges St-Pierre, Leonard García (quien se convertiría en su gran amigo) y otros peleadores de MMA.

Cerrone es patrocinado actualmente por MusclePharm, y dirigido por Harvick Sports Marketing.

En UFC 150, Cerrone se enfrentó a Melvin Guillard.

[17]​ Cerrone ganó la pelea por nocaut en la segunda ronda, siendo esta la primera vez en que alguien noqueaba a Miller.

[25]​ Cerrone perdió la pelea por nocaut técnico en poco más de 1 minuto.

Cerrone fue reprogramado para enfrentar a Matt Brown el 10 de diciembre en UFC 206.

Cerrone ganó el combate por TKO en la tercera ronda.

Cerrone perdió el combate por TKO en la segunda ronda.

[30]​ Donald Cerrone se enfrentó a Mike Perry el 10 de noviembre de 2018 en UFC Fight Night 139, ganó la pelea por sumisión técnica en el primer round.

[31]​ Cerrone regresó al peso ligero y se enfrentó a Alexander Hernández.

Ganó la pelea por nocaut técnico en el segundo asalto.

Cerrone se enfrentó a Al Iaquinta el 4 de mayo de 2019 en UFC Fight Night: Iaquinta vs.

El 8 de junio en UFC 238,[32]​ perdió su pelea frente a Tony Ferguson.

Está programado para pelear contra Anthony Pettis en UFC 249.

En ella, vive con su compañero de equipo, Leonard García.

También cita al peleador Duane Ludwig como uno de sus héroes.