Donnelly teki F1-debyyttinsä Ranskan GP:ssa 1989 Arrowsin autolla. Seuraavaksi kaudeksi hän sai kuljettajan paikan Lotus-tallista. Menestys jäi kuitenkin vähäiseksi. Ura päättyi vakavaan onnettomuuten 1990 Jerezin osakilpailun harjoituksissa. Parhaaksi sijoitukseksi jäi Unkarin GP:sta ajettu seitsemäs sija.