Huntelaar jest wychowankiem małego klubu z rodzinnej miejscowości, H & K Drempt. Następne kroki – już w dorosłej piłce – stawiał w zespole PSV. Tamże zadebiutował w Eredivisie 23 listopada 2002 roku w zwycięskim 3-0 meczu z RBC Roosendaal. I był to dotąd jedyny występ w zespole PSV. Nie poznano sie na jego talencie i wypożyczono najpierw do De Graafschap a potem do drugoligowego AGOVV Apeldoorn, gdzie został królem strzelców ligi strzelając 26 goli. Jednak to też nie przekonało szefów PSV i oddali go do SC Heerenveen. I był to zapewne wielki błąd. W SC Heerenveen Huntelaar stał się wielką gwiazdą. W pierwszym sezonie (2004-2005) zdobył 17 goli i był jednym z czołowych strzelców ligi. W kolejnym (2005-2006) również pokazał na co go stać, a świetna runda jesienna spowodowała, iż w czasie zimowego okna transferowego trafił do Ajaksu Amsterdam który zapłacił za niego aż 9 milionów euro (na konto Heerenveen wpłynęło 5,5 mln euro. 20% otrzymał sam piłkarz, a 15% trafiło do PSV[potrzebne źródło]). Gra w barwach Ajaksu to kontynuacja znakomitej passy strzeleckiej zwieńczonej 33 bramkami i tytułem króla strzelców (daje mu 10 miejsce w historii strzelców Eredivisie w jednym sezonie), jednocześnie pomógł Ajaksowi awansować do eliminacji kolejnej edycji Ligi Mistrzów. Wywalczył też wicemistrzostwo oraz Puchar Holandii.

Kolejnym etapem w karierze tego utalentowanego napastnika powinien był być występ w pierwszej reprezentacji Holandii, ale jak selekcjoner Marco van Basten długo nie dawał mu szansy i na przekór krytyce mediów i kibiców nie zabrał go na Mistrzostwa Świata w Niemczech, pomimo rozegrania świetnego sezonu. Za to z reprezentacją młodzieżową zdobył mistrzostwo Europy w turnieju rozegranym w Portugalii. Huntelaar został królem strzelców w tym turnieju, zdobywając 4 bramki. W pierwszej reprezentacji zadebiutował dopiero 16 sierpnia 2006 w wygranym 4:0 spotkaniu z Irlandią i w debiucie uzyskał 2 gole. Od tego czasu wywalczył sobie pewne miejsce w pierwszej jedenastce "Oranje".

Trzeba dodać, że Klaas przeszedł do Realu Madryt za cenę około 24 mln. Ł. Prawdopodobnie ma tworzyć duet z Higuainem, jak zapowiada sam zawodnik "Będzie dużo goli"