Vettel kom inn i motorsport gjennom sin far, Norbert, som i 13 år var aktiv i bakkeløp på hobbynivå. Han solgte imidlertid løpsbilen sin for å gjøre det mulig for sønnen å satse på motorsport. Sebastian var tre og et halvt år gammel da han kjørte sine første runder i en gokart, og han deltok i sine første gokart-løp i en 60-cm³ Bambini-kart han fikk i julegave av faren. Vettel begynte å konkurrere i gokartmesterskap i 1995, da han var åtte. Etter å ha vist tidlig talent ble han i 1998 innlemmet i Red Bull Junior Team, og fortsatte med å vinne forskjellige titler, så som Junior Monaco Kart Cup og det europeiske juniorkartmesterskapet i 2001.