Thoresen debuterte profesjonelt i MMA 19. august 2006 i England med seier over Clifford Hall i andre runde. Han hadde ni strake seire frem til 23. oktober 2008, da han tapte mot Eiji Ishikawa i Japan. Han vant to kamper til før han kjempet til en uavgjort-avgjørelse 26. september 2009 mot amerikanske Michael Costa i Macao. Han vant så tre kamper til før han gikk på sitt andre tap 11. mars 2011 mot franske Seydina Seck i Abu Dhabi. Han vant deretter to kamper til, og debuterte 14. april 2012 i klassen weltervekt i UFC i Sverige, og som første nordmann vant han en UFC-kamp, mot svenske Besam Yousef. Thoresen er tredje nordmann som har konkurrert i UFC, etter Dan Evensen og John Olav Einemo. Etter denne kampen hadde Thoresen 17 seiere, to tap og en uavgjort (17-2-1).