Junto com o adversário Lucas di Grassi (Audi Sport Abt Schaeffler), Sebastien Buemi é um dos pilotos mais bem-sucedidos no ABB FIA Formula E Championship. Como um dos quatro campeões da categoria, o piloto suíço não só tem o maior número de vitórias, mas também um número impressionante de Julius Baer Pole Positions a ser superado. 

Começando com uma bem-sucedida carreira no kart nos primeiros estágios no automobilismo, Buemi foi para o campeonato da Fórmula BMW alemã em 2004, terminando em terceiro em sua temporada de estreia, logo atrás de outro futuro piloto de Fórmula 1, Sebastian Vettel. Com os pontos sendo conquistados por Buemi, o mesmo aconteceu com as oportunidades de subir os degraus das categorias dos fórmulas.

Apesar de ter tido o primeiro contato com as máquinas da Fórmula 1 com apenas 15 anos, quando teve a chance de dirigir um carro de F1 da Arrows, foi só em 2009 que Buemi fez sua estreia na Fórmula 1. Trabalhando até chegar a uma temporada na F3 Euro Series em 2006, ele terminou em 12º na classificação geral, antes de fazer sua estreia na GP2 em 2007. Em 2009, sua estreia na Fórmula 1 aconteceu depois que ele chamou a atenção da Toro Rosso, que assinou com ele mais tarde naquele ano, fazendo de Buemi o primeiro piloto suíço a correr na Fórmula 1 desde 1995.

Ele continuou guiando pela Toro Rosso até o final da temporada de 2011, quando fez uma parceria com Jean-Eric Vergne. Apesar de não ter feito nenhuma outra aparição competitiva pela equipe, Buemi continua ligado à equipe Red Bull como piloto reserva. 

Além dos seus compromissos na Fórmula E, Buemi também compete no World Endurance Championship pela Toyota, vencendo o campeonato mundial em 2014, bem como chegando em primeiro na corrida das 24 Horas de Le Mans em 2018.

Depois de conquistar três títulos dos campeonatos de construtores para sua ex-equipe Renault e.dams, Buemi vai para a Nissan e.dams em sua temporada de estreia ao lado do piloto estreante Alex Albon.