알리는 세 번이나 세계 헤비급 챔피언에 등극한 유일한 복싱 선수이다. 통산전적 61전 56승 5패라는 기록을 세웠으며, 스스로를 '나비처럼 날아서 벌처럼 쏜다'라는 말로 비유한 것으로 유명하다.
뛰어난 반사신경과 방어기술을 갖고 있었고, 상대를 자극하고 대중을 열광하게 만드는 뛰어난 언변의 소유자였다. 1964년 첫 헤비급 챔피언 벨트를 거머쥐었으며, 이슬람교에 입교하며 이름 또한 무하마드 알리로 개명했다. 1967년 자신의 신념과 종교적 이유로 베트남전 참전을 거부하여 선수 자격이 정지되고 챔피언 타이틀을 박탈당했다. 이후 복귀했지만 1971년 프레이저와의 재기전에서 생애 첫 패배를 겪었다. 그러나 3년만에 프레이저에게 판정승을 거두며 다시 챔피언에 등극했고, 1979년 세번째 챔피언 벨트를 손에 넣었다. 1984년부터 오랜 기간 파킨슨 병으로 투병해왔고 2016년 6월 4일 사망하였다.
3번이나 세계 헤비급 챔피언이 된 유일무이한 복싱 선수이다. 아마추어 시절인 1960년에 미국 아마추어 경기연맹(AAU) 주최 복싱 대회 라이트 헤비급, 골든 글러브 대회 헤비급, 올림픽 대회 라이트 헤비급에서 각각 우승함으로써 주목을 받았다. 얼마 후 프로로 전향해서 1964년 2월 25일 소니 리스턴에게 7회 KO승을 거두고 세계 헤비급 챔피언이 되었다.
뛰어난 반사신경 및 훌륭한 손과 발의 조화, 그리고 잘 단련된 방어기술 등을 갖춘 알리는 1965~67년 9차례의 타이틀 방어전을 성공적으로 치렀다. 1967년 2월 6일에는 세계권투협회(WBA) 챔피언인 어니 터렐을 상대로 15회 판정승을 거둠으로써 전세계 사람들로부터 진정한 챔피언으로 인정받게 되었다. 그는 종종 엉터리 시구(詩句)로 자신이 무적(無敵)임을 주장했고, "내가 최고다"라는 개인적인 슬로건을 떠벌리고 다녔다. 블랙 무슬림(주로 미국의 흑인들로 구성된 이슬람교 교리 옹호 단체)에 가입하고 이슬람교도의 이름으로 개명했으며, 1967년에는 종교적인 이유로 군 입대를 거부하다가 군역선발법 위반으로 유죄가 선고되어 링에서 추방되고 타이틀을 박탈당했다. 그 유죄판결은 결국 1971년에 대법원에 의해 파기되었다. 한편 알리는 1970년 복싱을 다시 시작해서 2명의 선수와 도전자 결정전을 벌여 승리했으나, 1971년 3월 8일 헤비급 챔피언인 조 프레이저에게 15회 판정패 당했다. 그후 약 3년 동안 알리는 제리 쿼리, 잠시 컴백을 시도한 플로이드 패터슨, 조 버그너, 켄 노턴 등과 싸웠다. 마침내 알리는 1974년 1월 28일 프레이저에게 심판 전원일치 판정승을 거두고 새로운 챔피언인 조지 포먼과 싸우게 되었다. 1974년 10월 30일 포먼을 8회에 KO시키고 자타가 공인하는 세계 헤비급 챔피언이 되었다.
알리는 1978년 2월 15일 7차 타이틀 방어전에서 리언 스핑크스에게 판정패했다. 7개월 후 알리는 전원일치 판정승으로 스핑크스로부터 WBA 타이틀을 재탈환함으로써 헤비급 챔피언 타이틀을 3번이나 획득하는 최초의 선수가 되었다. 1979년 알리는 은퇴를 선언했는데, 당시 그의 전적은 59전 56승 3패였다.
1980년 다시 링으로 돌아와 세계권투평의회(WBC) 세계 챔피언인 래리 홈스와, 1981년에는 캐나다의 트레버 버빅과 재기전을 가졌으나 모두 패했다.
1984년 '펀치드렁크' 증후군 또는 만성 복서 뇌증 등 복합적인 일련의 증상으로 알리가 고통을 받고 있다는 것이 확인되었다. 알리의 증세는 말더듬증·안면근육마비·균형감각상실·보행장애 등이 나타나는 파킨슨병인 것으로 알려졌다.
