עונתו הראשונה של מנסל בפורמולה 3 החלה עם זינוק מהעמדה הראשונה (פול פוזישן) ומקום שני במרוץ. למרות זאת, המכונית בה נהג הייתה נחותה ביחס לקבוצות האחרות, בשל הסכם שערכה הקבוצה עם חברת טריומף הבריטית, שמנועיה היו נחותים יותר ממנועי הטויוטה שהיו מותקנים במכוניות של הקבוצות המובילות. לאחר שלושה מרוצים בהם סיים במקום השביעי ועוד אחד בו סיים במקום הרביעי, הוא עזב את הקבוצה. בעונה לאחר מכן הוא התחרה בתשלום עבור קבוצת דייב פרייס. הוא ניצח במרוץ סילברסטון וסיים במקום השמיני בסה"כ באליפות. במהלך העונה הפגין מנסל יכולת נהיגה יציבה, אבל התנגשות עם מכונית אחרת, שגרמה לתאונה של מספר רב של מכוניות, כמעט הרגה אותו והוא אושפז בבית חולים עם עמוד שידרה שבור. יכולת הנהיגה שלו הובחנה על ידי קולין צ'פמן, בעליה של קבוצת לוטוס, ונייג'ל מנסל נבחן במבחני הקבוצה כשהוא נוהג עם משככי כאבים במבחנים להיות נהג מבחן של הקבוצה בפורמולה 1.
פורמולה 1.
לוטוס: 1980-1984.
יכולתו של מנסל כנהג מבחן בקבוצת לוטוס, כולל הצבת שיא המהירות במסלול בסילברסטון למכונית לוטוס באותה תקופה, שכנעו את הבעלים של הקבוצה לאפשר לו להשתתף בסדרה של שלושה מרוצים במהלך עונת הפורמולה 1 של 1980, כשהוא נוהג בגרסת פיתוח של מכונית הלוטוס 81. במרוץ הבכורה שלו באוסטריה דליפת דלק בתא הנהג של המכונית, שהחלה מיד בתחילת המרוץ, הותירה אותו עם כוויות מדרגה ראשונה ושנייה באחוריו. במרוץ זה וגם בזה שאחריו הוא נאלץ לפרוש מהמרוץ לאור כשלים במכונית ובמרוץ השלישי באותה עונה, במסלול אימולה, הוא לא העפיל לאחר תאונה בשלב המוקדמות למרוץ. מוביל הקבוצה, מריו אנדרטי, החליט לנהוג במקומו במרוץ האחרון של העונה. לאחר מכן הודיע אנדרטי שהוא עובר לקבוצת אלפא-רומיאו, דבר שהותיר מקום לנהג נוסף בקבוצת לוטוס. מנסל לא היה אהוד על אחד המממנים של הקבוצה, דייוויד תים, והעיתונות העריכה שז'אן פייר ז'רייה יהיה ממלא מקומו של אנדרטי, אבל צ'פמן החליט שיהיה זה מנסל.
מנסל נהג עבור קבוצת לוטוס במשך ארבע שנים, אבל בהצלחה מעטה בלבד, בשל אמינותן הנמוכה של המכוניות.
מתוך 59 מרוצים בהם השתתף, סיים מנסל רק ב-24. המקום הגבוה ביותר אליו הגיע היה המקום השלישי, אליו הגיע בחמישה מרוצים במהלך ארבע העונות, כולל במרוצו השביעי בסה"כ בקריירת הפורמולה 1 שלו. עמיתו לקבוצה, אליו דה אנגליס ניצח במפתיע במרוץ באוסטריה 1982 והיה מהיר יותר באופן כללי ממנסל שהיה חסר ניסיון ביחס אליו.
במהלך עונת 1982 תכנן מנסל להצטרף למרוץ היוקרתי בלה-מאן, בו מתחרות המכוניות במשך 24 שעות ברציפות, תמורת כסף נוסף. באותה עונה הרוויח מנסל 50,000 ליש"ט והוצעו לו 10,000 ליש"ט נוספים עבור ההשתתפות. צ'פמן, שחשב שמנסל מסכן את עצמו בעבור ההשתתפות העדיף לשלם את הסכום ובלבד שמנסל לא יתחרה בלה-מאן. לאחר מכן הוארך חוזהו של מנסל עד שנת 1984, בעסקה שהפכה את מנסל למיליונר.
מחוותיו של צ'פמן כלפי מנסל, כמו אלה שהוזכרו קודם לכן, גרמו לכך שהשניים היו קרובים מאוד. מנסל היה הרוס ממותו של המנהל בשנת 1982. באוטוביוגרפיה שלו כתב מנסל, שכשצ'פמן מת "הקרקע נשמטה מתחת לרגליי. חלק ממני מת כשהוא מת. איבדתי בן משפחה." לאחר מותו של צ'פמן היחסים עם קבוצת לוטוס נהיו מתוחים בעיקר על רקע חוסר ההערכה שרחש המנהל המחליף, פטר וואר למנסל. וואר חשב לא לכבד את העונה האחרונה של מנסל על פי החוזה שלו עם לוטוס, אבל בלחץ המממנים הוחלט לכבד את החוזה לעונתו האחרונה בקבוצה.
בעונת 1984 נייג'ל סיים בין עשרת הראשונים, לראשונה בקריירה שלו, וזינק מהפול פוזישן בפעם הראשונה. בגרנד פרי מונקו הפתיע מנסל כשהוא עוקף את אלן פרוסט ונוטל את ההובלה במרוץ על מסלול רטוב וחלקלק. מאוחר יותר, איבד שליטה על הרכב כשהוא מחליק מחוץ למסלול. במהלך העונה החתימו המנהלים החדשים של הקבוצה את איירטון סנה כשהם מותירים את מנסל מחוץ לקבוצה בעונה הבאה. מנסל קיבל הצעה מקבוצות ארווס וויליאמס ולבסוף חתם בקבוצת ויליאמס לעונת 1985.
רבים זוכרים בעיקר את מנסל מתמוטט בעודו דוחף את המכונית מעבר לקו הסיום במרוץ בארצות הברית, לאחר כשל במערכת התמסורת. המרוץ היה חם במיוחד, בטמפרטורה של 40 מעלות, ולאחר נהיגה במשך שעתיים הצליח מנסל להשיג נקודה ראשונה כשהוא מסיים במקום השישי של המרוץ ומתמוטט. באותו מרוץ זינק מנסל מהמקום הראשון והוביל במשך מחצית מהזמן.
המרוץ האחרון של מנסל בקבוצת לוטוס הותיר טעם רע במיוחד, כשוואר החליט לא לתת למנסל להשתמש במערכת הבלמים שהוא ביקש. 18 הקפות לסיום המרוץ, בעוד מנסל היה במקום השני, הבלמים במכוניתו כשלו. וואר בתגובה אמר את הציטוט הידוע לשימצה שלו: "הוא לעולם לא יזכה במרוץ כל עוד יש לי חור בתחת שלי".
ויליאמס: 1985-1988.
בעונת המרוצים 1985 פרנק ויליאמס לקח את מנסל לנהוג לצידו של קקה רוזברג בקבוצת ויליאמס. מנסל אמר על קקה, שהוא "קרוב לוודאי היה העמית הטוב ביותר שהיה לי בקבוצה כלשהי". מנסל נהג במכונית "5 אדום", שלאחר מכן זכתה לפרסום רב באמצעות הפרשנות של מורי ווקר ב-BBC. במכונית זו נהג במשך הקריירה שלו בקבוצת ויליאמס וניומן/האס.
תחילת העונה הייתה דומה לעונות הקודמות של מנסל, למרות שהוא התחיל להתקרב להובלה ובעיקר לאחר שמנועי הונדה החלו להשתפר לקראת אמצע העונה. מנסל סיים במקום השני במרוץ בבלגיה ולבסוף ניצח במרוצו ה-72 בגרנד פרי אירופה במסלול ברנדס-האץ' בבריטניה. במרוץ לאחר מכן הוסיף ניצחון שני ברציפות בגרנד פרי דרום אפריקה. בזכות הישגיו אלה הפך מנסל לכוכב.
בעונת 1986, מנסל היה עמיתו של נלסון פיקה בקבוצת ויליאמס. הברזילאי אמר על מנסל שהוא "בור חסר השכלה", והעביר ביקורת על אשתו של מנסל, בעוד שמנסל עצמו בשיחות פרטיות אמר שפיקה לא עומד בלחץ ועוסק בעיקר בפוליטיקה פנימית. עם חמישה ניצחונות בעונה מנסל כמעט זכה באליפות, כשרק כשל בצמיג במרוץ סיום העונה באוסטרליה גרם לו להפסיד את התואר. מנסל סיים שני לפרוסט. ה-BBC בחר בו כאיש השנה בספורט בעקבות ההישגים של עונה זו.
מנסל זכה בשישה מרוצים נוספים בעונת 1987, כולל ניצחון אמוציונלי במסלול הביתי בסילברסטון, בו הוא צמצם יתרון של 30 שניות של פיקה ב-30 הקפות בלבד. בהקפת הניצחון עצר מנסל על המסלול ונישק את האספלט במקום בו הוא עקף את פיקה. אבל המשך העונה האיר למנסל פחות כשהוא מפספס החלפת הילוך בהקפה הראשונה במרוץ באיטליה וסובל מפציעה נוספת בגב כתוצאה מתאונה במוקדמות למרוץ ביפן. כתוצאה מפציעה זו הפסיד מנסל את מרוץ סיום העונה והאליפות נפלה בידיו של פיקה.
מנסל הפך לחביב הקהל, כשחוש ההומור המוצלח שלו וגישתו הלא מתנשאת הזכירו לרבים את גרהאם היל המנוח, שלקח שתי אליפויות עולם במרוצי פורמולה 1 בשנות ה-60 של המאה ה-20. הוא היה פופולרי גם בגין הנהיגה המהירה והאגרסיבית שלו. יחד עם זאת, בקרב אנשי הפורמולה 1 הדעה עליו הייתה שהוא מתלונן כל הזמן על פרטים קטנים ובעיקר חושד שקושרים נגדו.
בעונת המרוצים 1988 איבדה קבוצת ויליאמס את המנועים המוגדשים של הונדה לטובת המנועים הרגילים של קבוצת ג'אד. עונה איומה עברה על מנסל בה הוא סיים רק שניים מתוך 14 מרוצים בהם השתתף. הוא לקה גם באבעבועות רוח לאחר שנדבק משני בניו ולא השתתף בשני מרוצים נוספים לאחר המרוץ בהונגריה בו השתתף. יחד עם זאת, כדי לא לאכזב את אוהדיו הצליח מנסל להתחרות במרוץ הביתי באנגליה וסיים במקום השני.
פרארי: 1989-1990.
בהכנות לעונת 1989 היה מנסל הבחירה האחרונה של אנצו פרארי המנוח לקבוצת הפורמולה 1 של פרארי לפני מותו באוגוסט 1988. מנסל תיאר בחירה זו כבוד זה כ"אחד הגדולים בקריירה שלי". באיטליה הוא נודע במהרה כ"il leone" ("האריה") על ידי קבוצת האוהדים של פרארי. בעונה זו חלו שינויים רבים בפורמולה 1, עם האיסור על שימוש במנועים מוגדשים (טורבו) ועם הכנסת תיבות הילוכים אלקטרוניות. מנסל האמין שהוא יוכל להתקדם בעונה זו ולאיים על תואר האליפות. הוא פתח את העונה בניצחון מפתיע במרוץ בברזיל, מסלול שהיה שנוא עליו במיוחד וביתו של יריבו המר נלסון פיקה. הוא אמר שהזמין כרטיסים לטיסה הביתה בשעה של אמצע המרוץ כי לא האמין שהמכונית תחזיק מעמד יותר מסיבובים ספורים. המשך העונה לא היה מוצלח כתחילתה וסומן בעיקר על ידי כשלים בתיבת ההילוכים. במרוץ בקנדה הוא נפסל כמו גם במרוץ בפורטוגל ולאחר מכן נאסר עליו להתחרות במרוץ העוקב בספרד. למרות כל הקשיים סיים מנסל במקום הרביעי באותה עונה וניצח במרוץ בהונגריה, בו זינק מהמקום השנים-עשר.
עונת 1990 הייתה קשה גם כן, עם בעיות נוספות באמינות של המכוניות. מנסל פרש משבעה מרוצים. בעונה זו היה מנסל שותף לאלן פרוסט, אלוף העולם המכהן, בקבוצת פרארי. אלן פרוסט נטל את עמדת הנהג הבכיר, תוך שהוא מגביר את תסביך הנחיתות של מנסל. מנסל מתאר תקרית אחת, במרוץ בבריטניה, שהמכונית לא התנהגה כפי שהוא ציפה לאחר שבמרוץ לפני כן זינק מהפול-פוזישן. כשהתעמת עם המכונאים הסתבר שפרוסט חשב שהמכונית של מנסל עדיפה ובהיותו הבכיר בקבוצה הוחלפו המכוניות ללא ידיעת מנסל. לאחר שפרש מהמרוץ, הודיע מנסל שיפרוש מתחרויות בפורמולה 1 בכלל. מנסל זכה במרוץ אחד באותה עונה, בפורטוגל וסיים חמישי באליפות. מנסל ביטל את הפרישה שלו כשפרנק ויליאמס החליט להחתים אותו. מנסל הכניס לחוזה סעיף שקובע שהוא מרכז הקבוצה, לאחר פרשיית ה"נהג המשני" שלו בפרארי. מנסל הרוויח בעונתו בוויליאמס 4.6 מיליון ליש"ט, מה שהפך אותו לספורטאי הבריטי המרוויח ביותר באותם זמנים.
ויליאמס: 1991-1992.