Soutenu par Red Bull depuis son adolescence, il remporte deux titres en monoplace en 2008 et 2009. Après une très bonne saison en Formula Renault 3.5 Series en 2010, il fait ses débuts en Formule 1 en 2011, d'abord en tant que troisième pilote Toro Rosso puis avec HRT Formula One Team, où il remplace Narain Karthikeyan à partir du Grand Prix de Grande-Bretagne. Il retrouve Toro Rosso en tant que titulaire en 2012 puis prend la place de son compatriote Mark Webber chez Red Bull Racing en 2014. Coéquipier du quadruple champion du monde en titre Sebastian Vettel, il remporte cette année-là sa première victoire au Canada et devient l'un des acteurs majeurs du paddock, très souvent candidat au podium. En équipe avec Max Verstappen depuis 2016, il comptabilise cinq victoires en Formule 1 à l'issue de la saison 2017, année où il obtient son meilleur total de podiums, au nombre de neuf. En 2018, il remporte deux nouvelles victoires (Chine et Monaco) lors des six premières courses.