Con una victoria en Nazareth a la edad de 20 años, 9 meses y 14 días, sumado a un tercer puesto en Milwaukee Mile, Dixon terminó octavo en el campeonato y recibió el premio de novato del año.

Logró participar de todas las fechas, pero apenas cosechó un segundo lugar en Denver y quedó 13º en el clasificador final.

Dixon se mantuvo en Chip Ganassi Racing en el traspaso a la IndyCar Series en el año 2003.

Con seis triunfos (Homestead, sus primeras 500 Millas de Indianápolis, Texas, Nashville, Edmonton y Kentucky), tres segundos puestos y cuatro terceras colocaciones, Dixon fue campeón de la IndyCar Series en 2008.

Esto le permitió alcanzar la tercera posición final, por detrás de Will Power y Castroneves.

Quedó empatado en puntos con Juan Pablo Montoya pero en el desempate por victorias, Dixon se impuso con los tres triunfos ante las dos del colombiano.

Sin embargo, malos resultados le impidieron defender con éxito el título, quedando cuarto en la tabla de pilotos.

Culminó la temporadas con un tercer puesto en San Petersburgo, que le dio su sexto título en la IndyCar ante Newgarden.

En 2021, Dixon finalizó cuarto en la temporada, con una victoria en la primera carrera de Texas, cinco podios y 12 top 10.

Lideró 95 vueltas de la carrera, pero fue penalizado por exceder la velocidad máxima en boxes, y quedó relegado al 21º puesto.

Así, quedó tercero en la tabla general, por detrás de Will Power y Josef Newgarden.

Dixon disputó las tres carreras de resistencia del IMSA SportsCar Championship 2016 con Ganassi.

Corrió las 24 Horas de Daytona con un Riley Ford junto a Tony Kanaan, Jamie McMurray y Kyle Larson, finalizando 13º absoluto.

Dixon fue contratado por Wayne Taylor para pilotar un Cadillac DPi en las tres carreras de resistencia.