Senna memulai debut F1-nya di GP Bahrain 2010 bersama tim Hispania Racing. Selama satu musim penuh, Senna gagal meraih angka dan lebih banyak berkutat di barisan belakang. Untuk musim 2011 ia beralih menjadi pembalap tes di tim Renault. Senna kemudian dipanggil turun membalap sejak GP Belgia sampai akhir musim. Untuk musim 2012, Senna akan membalap untuk tim Williams menggantikan Rubens Barrichello.