1983年1月のMLBドラフトでボストン・レッドソックスから1巡目（全体20位）に指名を受け入団。1987年4月30日のシアトル・マリナーズ戦でメジャーデビュー。1番・中堅のレギュラーに定着し、6月10日のボルティモア・オリオールズ戦で満塁本塁打を含む2本塁打7打点を記録。打率.272・20本塁打・59打点・27盗塁の好成績を残したが、ルーキー・オブ・ザ・イヤーの投票では票を獲得できなかった。1988年は打率.294・18本塁打・92打点・25盗塁を記録し、チームの地区優勝に貢献。オークランド・アスレティックスとのリーグチャンピオンシップシリーズでは打率.235と振るわず、チームは4連敗で敗退した。1989年は故障の影響で97試合の出場に留まるものの打率.303・21盗塁を記録。1990年はオールスターゲームに初選出される。打率.296・21本塁打・89打点を記録し、チームは2年ぶりの地区優勝。アスレティックスとのリーグチャンピオンシップシリーズでは本塁打・打点共に0。チームは4試合続けて1点しか奪えず、またも4連敗で敗退した。オフにシルバースラッガー賞、キャリア唯一のゴールドグラブ賞を受賞。1991年は打率.251・14本塁打と平凡な成績に終わる。1992年は故障で6月24日を最後に離脱して66試合の出場に留まり、オフにフリーエージェントとなった。
砂糖の甘味度（甘みの強さ）を 100 とすると、ブドウ糖の甘味度は 65-80、果糖は 120-170 で、甘味度の強さは 果糖 > 砂糖 > ブドウ糖 の順である。そのため、果糖分 42% のブドウ糖果糖液糖の甘味度は 70-90、果糖分 55% の果糖ブドウ糖液糖は 100-120 である。ただし、果糖は高温では砂糖の 60% の甘味度しかなく、40 ℃ 以下でないと砂糖よりも甘くならないので、甘さは温度によって大きく左右される。
武石中学時代、チームの得点源として同中学を神奈川県大会優勝に導き、同大会の最優秀選手を獲得した天才シューター。同大会決勝で優勝への原動力となった安西の「あきらめたらそこで試合終了だよ」という言葉に感銘を受け（その言葉を聞くまではチームメートには「この天才三井がいるからには負けない」と言っていたものの、本心ではもう試合には負けると思っていた）、安西への恩返しを誓って強豪校（海南大附属や陵南など）からの誘いを断り湘北へ入学。エースとして期待されるが、入部初日に1年生同士の紅白戦で左膝を負傷。入院して治療していたが完治する前に勝手に病院を抜け出して練習に参加し、再発させてしまう。同級生のライバルとなった赤木のその後の活躍を目の当りにし挫折。自らを「エース」や「スーパースター」などと称する自信家で少々自惚れた所もあり、挫折による影響で不良化し、2年間も自暴自棄な生活を送り、不良仲間とつるんで過ごす。ただし、その間も煙草は一度も吸わなかった。　　後に湘北のバスケ部を逆恨みするようになり、因縁が生じたリョータと花道への復讐をかけて不良仲間と共にバスケ部を襲撃する。そして結局、桜木軍団の手によって返り討ちに遭う。そして、木暮により自身の過去が明かされる。彼の本心を悟った堀田に「本当はバスケ部に戻りたいのではないか」と尋ねられるも、堀田を殴り、さらに止めに入った木暮の誘いにも耳を貸さず反抗的な態度で暴言を吐き木暮の怒りを買う。その後も激怒しながら自暴自棄になって暴れるが、リョータから「一番過去にこだわってるのはアンタ（三井）だろ？」と指摘を受け、さらにかつての恩人である安西が現れ、捨てきれずにいたバスケへの思いが溢れ出し、その思いの丈を「バスケがしたいです」と涙ながらに告白する。その後更生して、伸ばしていた長髪を切り落としてバスケ部へ復帰し、二度と喧嘩をしないことを条件に試合出場を許される。これらの経緯から監督の安西を心から尊敬しており、安西に対する花道の無礼な態度には誰よりも早く反応するほか、安西の判断や指示には全幅の信頼を置いている。復帰当初はプライドを完全に捨てきれていない場面もあり、無礼な流川を内心ではボロクソに思っていたり、彩子に呼び捨てされたときも愚痴ったりしていた。リョータとの喧嘩以降、左顎に傷があり、その際に折れた前歯数本も差し歯である。また、バスケ部復帰後は更生したとはいえ、親からの信頼は完全には回復されていない様子だが、不良時代に比べると、多少親子関係は修復された模様。湘北バスケ部を襲撃した際は、逆にやられてしまっているが、堀田やその仲間には不良グループのリーダー格として「三井君」、「三っちゃん」と呼ばれており、バスケ部への復帰後も友人として慕われている。花道にはバスケ部襲撃事件時はその風貌から「女男」と呼ばれていたが、バスケ部への復帰後は「ミッチー」と呼ばれる。赤木に「仲良しじゃない」と評される湘北メンバーだが、花道、リョータとは山王戦で共にポーズを決めるなど妙に気の合うところも見せる。左膝には赤いサポーターを着用している。アニメの3戦の試合前にかつての仲間鉄男を身を挺して守り顔を負傷しながらも試合出場した。無駄な2年間を過ごしたという後悔から中学時代の自分を美化して現在の自分を責める傾向にあり、陵南戦ではスタミナ切れで倒れた後、不良になりバスケから離れていた時間を泣きながら後悔している。その傾向から、自身の現在の実力について力不足を感じているものの、木暮や安西によると既に中学の頃を上回っているとのこと。作中の試合でも翔陽戦と山王戦ではキーマンとして活躍し、いずれも大差をつけられた状況から大きく点差を縮めた。インターハイ後は、赤木と木暮が引退する中で3年生としてはただ一人バスケ部に残り、冬の選抜大会への出場を目指す。赤木と木暮に対し、「引退しようが落ちる奴は落ちるんだよ」と文句を言っていたが、晴子曰く、「赤木と木暮の引退で一番寂しそうだったのも彼だった」とのこと。原作終了後の黒板漫画では同時に大学へのバスケ推薦入学を目指しており、本人曰く「赤木と違って学力ではノーチャンス」なため「インターハイの時より、なんとしても目立って推薦を取る」と意気込みをみせている。また、無駄な時間を過ごすまでは「そんな馬鹿ではなかった」らしく学力に関しても無駄な時間を過ごしたことを後悔している。晴子の花道に宛てた手紙によると、新キャプテンのリョータが「鬼キャプテン」を目指し厳しい指導を行うためリョータとは時々喧嘩になるとのこと。