Après plusieurs années en formules de promotion, en , à l'occasion du Grand Prix d'Europe à Valence, il fait ses débuts en Formule 1 avec l'équipe Renault F1 Team avant d’être remplacé par Vitaly Petrov en 2010. L'année suivante, il devient champion en GP2 Series avec DAMS. Considéré comme un grand espoir français de la course automobile avec dans diverses formules de promotion, sa première saison complète en Formule 1 en 2012, avec l'équipe Lotus F1 Team, lui permet de monter à trois reprises sur le podium et de mener un Grand Prix malgré un manque de régularité et de multiples incidents de courses, dont un accident pour lequel il écope, de la part des commissaires de course, une suspension d'une course. L'année suivante, il réalise sa meilleure saison dans la discipline en montant à six reprises sur le podium. L'année 2014 se révèle désastreuse à cause d'une voiture beaucoup plus lente. En 2015, l'écurie se redresse et lui permet notamment d'entrer dans les points régulièrement et de monter sur le dixième podium de sa carrière.