২০১০ সালের শেষদিকে অস্ট্রেলিয়া দলের ভারত সফরের সময় বেশ কয়েকজন জ্যেষ্ঠ খেলোয়াড়ের আঘাতজনিত কারণে স্টার্ককে জোশ হজলউডের পরিবর্তে দলে অন্তর্ভুক্ত করা হয়। ডগ বলিঙ্গার প্রথম টেস্টে আহত হলে স্টার্ক, পিটার জর্জ এবং জেমস প্যাটিনসনের মধ্যে স্থান দখলের প্রতিযোগিতা শুরু হয়। এতে জর্জকে সুযোগ দেয়া হয় এবং প্যাটিনসন আঘাত পেলে অক্টোবর, ২০১০ সালে বিশাখাপত্তনমে অনুষ্ঠিত একদিনের আন্তর্জাতিকে ভারতের বিপক্ষে অভিষেক ঘটে মিচেল স্টার্কের। তবে তাকে ব্যাট করতে হয়নি; কিন্তু উইকেটবিহীন অবস্থায় খেলা শেষ করতে হয় তাকে।

১ ডিসেম্বর, ২০১১ তারিখে ব্রিসবেনে অনুষ্ঠিত দুই টেস্টের সিরিজের প্রথম টেস্টে নিউজিল্যান্ডের বিপক্ষে অভিষেক ঘটে তার। খেলায় তিনি দুই উইকেট লাভ করেন। হোবার্টে অনুষ্ঠিত পরবর্তী টেস্টেও দুই উইকেট দখল করেন। ২০১১-১২ মৌসুমে ভারতের বিপক্ষে টেস্ট সিরিজের প্রথমটিতে তাকে দলে রাখা হয়নি। কিন্তু পেস-বান্ধব ওয়াকা গ্রাউন্ডে স্পিনার নাথান লায়নের পরিবর্তে তাকে পুণরায় অন্তর্ভুক্ত করা হয়। ২০১২ সালে সফরকারী দক্ষিণ আফ্রিকার বিপক্ষে তৃতীয় টেস্টে অংশ নেন। ঐ টেস্টে অস্ট্রেলিয়া পরাজিত হলেও স্টার্ক ৬/১৫৪ লাভসহ দ্বিতীয় ইনিংসে ৪ ডিসেম্বর তারিখে অস্ট্রেলিয়ার ইতিহাসে দ্বিতীয় দ্রুততম করেন মাত্র ৩২ বলে। ভাল ফলাফল অর্জন করা স্বত্ত্বেও তাকে বিশ্রামে রাখা হয়। বক্সিং ডে টেস্টে শ্রীলঙ্কার বিপক্ষে তার স্থলে জ্যাকসন বার্ডের অভিষেক ঘটে। পরের সপ্তাহেই অবশ্য সিডনি টেস্টে উভয়েই খেলার সুযোগ লাভ করেন। ২০১৩ সালে ভারত সফরে টেস্ট সিরিজে মাত্র ১ রানের জন্য প্রথম টেস্ট সেঞ্চুরি থেকে বঞ্চিত হন।

ক্রিকেট বিশ্বকাপ
ঘরোয়া ক্রিকেট
প্রথম-শ্রেণীর ক্রিকেট
খেলোয়াড়ী জীবন