Erste internationale Erfahrungen sammelte Jonathan Borlée im Jahr 2005, als er bei den Jugendweltmeisterschaften in Marrakesch im 400-Meter-Lauf in 48,03 s den fünften Platz belegte. Im Jahr darauf belegte er bei den Juniorenweltmeisterschaften in Peking in 46,06 s Rang vier und gelangte mit der belgischen 4-mal-400-Meter-Staffel in 3:07,03 min den fünften Platz. 2007 schied er dann bei den Junioreneuropameisterschaften in Hengelo mit 49,79 s in der ersten Runde aus. Am 31. Mai 2008 lief er in der 4-mal-400-Meter-Staffel gemeinsam mit seinem Bruder Kevin, Cédric Van Branteghem und Kristof Beyens eine Zeit von 3:02,51 min. Damit unterbot das Quartett den 27 Jahre alten Landesrekord um über eine Sekunde, verpasste die Qualifikationsnorm für die Olympischen Spiele in Peking um eine Hundertstelsekunde. Kurze Zeit später steigerte sich die Staffel, in der Kristof Beyens durch Nils Duerinck ersetzt wurde, auf 3:02,13 min und schaffte damit die Qualifikation. Bei den Spielen belegte die belgische Staffel in der Aufstellung Kevin Borlée, Jonathan Borlée, Cédric Van Branteghem und Arnaud Ghislain den fünften Rang und erzielte mit ihrer Zeit von 2:59,37 min erneut einen Landesrekord. Im Einzelbewerb über 400 Meter erreichte er das Halbfinale und schied dort mit 45,11 s aus.