Klose sinh tại Opole, Ba Lan. Anh sinh ra trong một gia đình có truyền thống thể thao: mẹ anh, Barbara Jeż là thành viên của đội tuyển bóng ném nữ quốc gia Ba Lan. Cha anh Josef Klose thi đấu bóng đá chuyên nghiệp tại Ba Lan cho Odra Opole trước khi ông rời Ba Lan năm 1978 để đến Pháp gia nhập AJ Auxerre. Năm 1985, Miroslav và mẹ chuyển đến Kusel, Đức. Cha của Klose là người Đức nên họ đã được chấp nhận định cư tại Tây Đức.[7]

Klose bắt đầu đá bóng tại câu lạc bộ địa phương Blaubach-Diedelkopf, thi đấu ở giải hạng 7 Đức. Anh còn hoàn thành 1 khóa học nghề thợ mộc và từng làm nghề này một thời gian trước khi ký hợp đồng thi đấu chuyên nghiệp cho FC Kaiserslautern.

Kaiserslautern

Trước khi gia nhập FC Kaiserslautern, Klose còn có khoảng thời gian thi đấu cho FC Homburg. Tại Kaiserslautern, Klose đã thi đấu trong 5 năm từ 1999 đến 2004. Trong 67 trận đầu tiên, anh đã ghi được 33 bàn. Trước khi chuyển đến Werder Bremen, anh đã có 52 bàn trong 145 trận thi đấu. Thành tích ghi bàn tại Kaiserslautern đã giúp anh được gọi vào đội tuyển Đức dự World Cup 2002.

Werder Bremen

Klose chuyển đến Werder Bremen vào năm 2004]] với giá chuyển nhượng 5 triệu €. Tại đây anh đã cùng tiền vệ người Pháp Johan Micoud, tiền đạo người Croatia Ivan Klasnić và kẻ cả tiền đạo người Paraguay Nelson Valdez tạo thành một hàng tấn công cực mạnh và mùa giải đầu tiên cho Bremen anh ghi được 15 bàn.

Với khả năng đánh đầu của mình, Klose trở thành một trong những tiền đạo đáng sợ nhất của giải Bundesliga. Mùa giải 2005-2006, anh ghi được 25 bàn trong 26 lần ra sân, trở thành vua phá lưới Bundesliga mùa giải năm đó. Anh còn có 16 đường chuyền thành bàn cho đồng đội. Thành tích này cũng giúp anh trở thành Cầu thủ xuất sắc nhất Bundesliga mùa giải 2005-2006.[8] Đầu mùa giải 2006-2007, anh lại cùng Bremen lần đầu giành League Cup Đức.

Sau màn trình diễn tuyệt vời tại World Cup 2006 với đội tuyển Đức, Klose trở thành mục tiêu săn đuổi của các câu lạc bộ bóng đá hàng đầu Châu Âu như Barcelona, Juventus và nhất là Bayern Munich, câu lạc bộ vừa trải qua 1 mùa giải không thành công và đang muốn cải tổ lại toàn bộ. Chủ tịch Bayern Franz Beckenbauer đã thuyết phục Klose đến Bayern và cuối cùng vào ngày 7 tháng 6 năm 2007, Klose tuyên bố sẽ rời Werder Bremen và câu lạc bộ đành bán anh trước khi anh trở thành cầu thủ tự do khi hợp đồng giữa anh và câu lạc bộ kết thúc vào cuối mùa giải 2007-2008. Trước khi đến Bayern, Klose đã có 64 bàn qua 132 trận thi đấu cho Bremen.

Bayern Munich

Ngày 26 tháng 6 năm 2007, Karl-Heinz Rummenigge tuyên bố Bayern Munich đã thành công trong vụ chuyển nhượng Klose và giá trị bản hợp đồng là 15 triệu euro cùng thời hạn là 4 năm. Ngày 28 tháng 6, anh hoàn thành kì kiểm tra y tế và chính thức trở thành cầu thủ Bayern.[9]

Klose có trận đầu tiên cho Bayern trong trận chính gặp đội bóng cũ Werder Bremen tại DFB-Ligapokal. Sau đó anh không dự trận gặp VfB Stuttgart vì chấn thương nhưng trong trận chung kết gặp Schalke 04, anh đã ghi bàn góp phần giúp Bayern giành ngôi vô địch.

Tại Bayern, Klose đá cặp với Luca Toni và Lukas Podolski. Anh có trận đầu tiên tại Bundesliga trong trận gặp Hansa Rostock vào ngày 11 tháng 8 năm 2007 và anh đã ghi được 2 bàn trong chiến thắng 3-0 của Bayern. Cuối tháng 9, anh lập hat-trick trong trận Bayern thắng Energie Cottbus 5-0.

Mùa giải đầu tiên, Klose cùng Bayern giành được cú đúp vô địch Bundeslia và cúp quốc gia Đức nhưng thành tích ghi bàn của anh có phần giảm sút so với các mùa giải trước. Anh ghi được 10 bàn tại Bundesliga và 5 bàn tại UEFA Cup.

Cuối mùa giải 2011-12, không đạt được thỏa thuận ký hợp đồng mới với Bayern, Klose đã rời đội bóng nước Đức sau 4 năm, với 24 bàn trong 98 trận tại Bundesliga.[10]

Lazio

Klose đã ký hợp đồng hai năm với Lazio vào ngày 9 tháng 6 năm 2011. Lazio là đội bóng đầu tiên bên ngoài nước Đức mà Klose thi đấu.[11] Klose có bàn thắng đầu tiên cho Lazio trong chiến thắng 6-0 trước FK Rabotnički ở vòng sơ loại UEFA Europa League 2012, đồng thời còn kiến tạo 4 bàn thắng khác. Chung cuộc Lazio thắng Rabotnicki 9-1 sau hai lượt đi về.[12] Ngày 9 tháng 9 năm 2011, anh có trận đấu đầu tiên tại Serie A và ghi bàn chỉ sau 12 phút trong trận hòa 2-2 với Milan.[13] Anh đạt đến cột mốc 5 bàn thằng đầu tiên chỉ sau 7 trận.[14]

2015-16

Ngày 15 tháng 5 năm 2016, Klose ghi bàn thắng cuối cùng cho Lazio trong trận đấu cuối cùng của anh cho câu lạc bộ từ chấm phạt đền trong trận thua 4-2 trước Fiorentina tại Serie A.[15] Với tổng cộng 64 bàn thắng cho Lazio, anh cân bằng kỷ lục của Goran Pandev là cầu thủ không phải người Ý ghi nhiều bàn thắng nhất cho câu lạc bộ và đứng thứ bảy trong danh sách các cầu ghi bàn hàng đầu trong lịch sử Lazio.[16]

Ngày 1 tháng 11 năm 2016, Klose chính thức tuyên bố giải nghệ ở tuổi 38, và ngay lập tức Liên đoàn Bóng đá Đức xác nhận anh sẽ gia nhập ban huấn luyện đội tuyển Đức để hỗ trợ huấn luyện viên trưởng Joachim Löw.[17][18]