Grâce à sa victoire au Tour de France Automobile en 1960, Mairesse accède à la Formule 1. À ses débuts, au sein de la Scuderia Ferrari, malgré deux abandons en trois départs pour problèmes de transmission, il réalise, dès son troisième Grand Prix, l'unique podium de sa carrière en se classant troisième du Grand Prix automobile d'Italie 1960, à un tour du vainqueur Phil Hill. Il abandonne ensuite sept fois en neuf courses et obtient les trois points d'une quatrième place.