Insieme al suo rivale Lucas di Grassi, Sebastien Buemi è uno dei piloti di maggiore successo in Formula E. Oltre a essere uno dei quattro vincitori del campionato, è anche il pilota che ha ottenuto il maggior numero di vittorie, nonché un numero notevole di Julius Baer Pole Position.
Buemi ha iniziato molto presto la sua carriera di pilota, ha trionfato prima con i kart, per poi passare al campionato tedesco di Formula BMW nel 2004, dove ha concluso la sua stagione di debutto al terzo posto, alle spalle di colui che sarebbe diventato poi un pilota di Formula 1, Sebastian Vettel. Man mano che accumulava i punti, per Buemi aumentavano anche le opportunità di farsi strada verso le classi a ruote scoperte.
Nonostante avesse avuto il suo primo assaggio delle auto di Formula 1 a 15 anni, quando ha avuto l'opportunità di guidare la Arrows F1, ha poi dovuto attendere fino al 2009 per il suo debutto in Formula 1. È arrivato a quel punto dopo una stagione nel campionato F3 Euro Series nel 2006, dove si è posizionato dodicesimo, prima di fare il suo debutto nel GP2 nel 2007. Nel 2009, il suo esordio in Formula 1 è arrivato dopo aver catturato l'interesse della Toro Rosso, con cui ha firmato un contratto nello stesso anno. Buemi è stato il primo pilota svizzero a gareggiare in Formula 1 dal 1995.
Ha continuato a gareggiare per la Toro Rosso fino alla fine della stagione 2011 quando è stato affiancato da Jean-Eric Vergne. Anche se non è risultato competitivo, Buemi è rimasto legato alla squadra Red Bull come pilota di riserva.
Oltre a correre in Formula E, Buemi gareggia anche nel World Endurance Championship con Toyota, con cui ha vinto il campionato mondiale nel 2014 e ha conquistato la prima posizione nel 2018 nella 24 Ore di Le Mans.
Dopo aver contribuito a far conquistare tre titoli del campionato Costruttori al team Renault e.dams, Buemi è rimasto con la squadra e.dams quando è diventata Nissan e.dams nella sua stagione di debutto in Formula E insieme a Oliver Rowland. Insieme, la coppia ha portato il team a conquistare la quarta posizione nella classifica a squadre, mancando il podio per un pelo, mentre Buemi si è posizionato secondo alle spalle di Jean-Eric Vergne nella classifica Piloti.
Per la sesta stagione in Formula E, Buemi ha gareggiato di nuovo al fianco di Rowland. Dopo aver recuperato il ritardo avuto per la messa a punto dell'auto nelle gare iniziali, Buemi ha iniziato ad accumulare punti conquistando un terzo posto nella gara disputata a Città del Messico. Insieme alle prestazioni di Rowland, i tre podi del pilota svizzero nella finale di stagione di sei gare a Berlino hanno consentito al team Nissan e.dams di ottenere il secondo posto nel campionato Squadre.
Un piazzamento al quinto posto nel double-header di Roma è stato il miglior risultato che Sebastien Buemi è riuscito a conquistare nella Stagione 7, un anno deludente in cui il pilota ha ottenuto il punteggio più basso della sua carriera in Formula E. È andata meglio nella Stagione 8, in cui il pilota è arrivato 15° in classifica, totalizzando 30 punti. Non porta a casa nessun trofeo, ma dei miglioramenti mentre affronta un nuovo inizio per la Stagione 9 con Envision Racing.