Vice-champion du championnat GP2 Series en 2005 derrière Nico Rosberg, il fait ses débuts dans le championnat du monde de Formule 1 en 2007. Après trois saisons chez Renault F1 Team et McLaren Racing, marquées par une victoire lors du Grand Prix de Hongrie en 2008, Kovalainen rejoint l'équipe de Tony Fernandes Lotus en 2010, puis pilote pour Caterham en 2012.