Jugó al fútbol americano universitario para Ohio State, en donde recibió el premio All-American por consenso.

En los cuatro años que jugó con los Steelers, fue principalmente un jugador reserva, antes de unirse a los New England Patriots como agente libre en 2001.

Con los Patriots ganó la Super Bowl tres veces y se convirtió en un All-Pro durante los ocho años que estuvo en el equipo.

En su carrera, consiguió 12 recepciones (tanto en la temporada regular como en los playoffs), todas de ellas terminando en touchdowns.

Vrabel terminó su carrera en Ohio State siendo nombrado Linieero Defensivo del Año por la Big Ten Conference tanto en 1995 como en 1996.

Su jugada más notable como Steeler fue en su temporada como rookie, cuando le quitó el balón a Drew Bledsoe en los Playoffs de la AFC en 1997-98.

Esto quedó retratado en la portada del libro 2005 NFL Record and Fact Book.

[13]​ En las tres temporadas que estuvo como entrenador de linebackers, los Texans ocuparon el tercer puesto en yardas conseguidas por partido.

[14]​ En enero de 2016, los medios de comunicación informaron que los San Francisco 49ers habían ofrecido a Vrabel un puesto como coordinador defensivo, pero que este había declinado la oferta para permanecer en Houston y seguir trabajando con los Texans.

[21]​ En la Temporada 2019, los Titans terminaron de nuevo 9-7, sin embargo, sí que lograron llegar a los playoffs como sexto clasificado.

Durante la derrota 16-0 contra los Denver Broncos en la semana 6, Vrabel tomó la decisión de dejar en el banquillo al quarterback Marcus Mariota y poniendo a Ryan Tannehill, lo que permitió que los Titans ganaran siete de los diez últimos partidos.

[23]​ Los Titans volvieron a sorprender contra los Baltimore Ravens, los primeros clasificados, ganando 28-12 gracias de nuevo a las 202 yardas totales y al pase de touchdown que Derrick Henry hizo.

Aquí fueron eliminados por los futuros ganadores de la Super Bowl LIV, los Kansas City Chiefs, quedando 35-24.

[31]​ Su otro hijo, Carter Vrabel anunció que jugaría al béisbol en el Wabash Valley College en septiembre de 2019.

[32]​ Luego, Carter pasó dos temporadas en la Volunteer State Community College, antes de jugar para los Tennessee Tech en su último año en la universidad.

[33]​ Vrabel fundó la fundación Mike's Second and Seven Foundation junto a sus excompañeros de equipo en Ohio State, Ryan Miller y Luke Fickell.

Esta fundación tiene como objetivo promover la alfabetización en el área central de Ohio.