Autóversenyzői családból származott, alsóbb kategóriákban többször szerzett bajnoki címet. A Formula–1-be akkor került be, amikor a Ferrari 2011-ben szerződtette tesztpilótának. A következő évben a Force India tesztpilótai állását kapta meg, ahol összesen kilenc nagydíjhétvégén ülhetett az autóba az első szabadedzések alkalmával. Ugyan itt végül nem kapott versenyzői ülést, a 2013-as szezonban a Marussia F1 Team pilótájaként azonban bemutatkozhatott a Formula–1-ben. Első szezonjában az összesített 19. helyét szerezte meg, legyőzve ezzel csapattársát, a szintén újonc brit Max Chiltont. A Marussia megtartotta a párost a következő szezonra is, ahol Bianchi monacói nagydíjon elért kilencedik helyének köszönhetően megszerezték fennállásuk első pontjait, ez pedig nagyban hozzájárult ahhoz, hogy a csapat megmeneküljön a végcsődtől, és 2015-ben is a rajtrácson lehessenek.