Vettel 2004-ben keltett óriási feltűnést, amikor a német Forma BMW sorozatban az idény 20 versenyéből 18-at megnyerve let bajnok. 2006 végén már a BMW Sauber tesztpilótájaként szerepelt, majd 2007-ben Robert Kubica kanadai balesete után beugró versenyzőként az Amerikai Nagydíjon bizonyíthatott, méghozzá pontszerzéssel (az akkor még csak 19 éves pilóta ezzel minden idők legfiatalabb F1-es pontszerzője lett).
Még ugyanebben az évben átszerződött a Toro Rossóhoz, ahol a Magyar Nagydíjtól a kirúgott Scott Speed helyére került. Az esős Japán Nagydíjon egészen a harmadik helyig jutott, amíg egy amatőr hiba miatt bele nem hajtott a második helyen autózó Mark Webberbe, véget vetve mindkettejük futamának. Egy héttel később kiköszörülte a csorbát: a szintén esős Kínai Nagydíjon remek versenyzéssel lett negyedik.
Első teljes F1-es idénye rosszul indult a Toro Rossónál, de annál fényesebben fejeződött be. Az első futamokon rendre kieső kis német az év utolsó harmadára már rendszeres pontszerző lett, az Olasz Nagydíjon pedig hatalmas bravúrral előbb megszerezte a pole-t, majd vasárnap az özönvízszerű esőben megabiztos vezetéssel a győzelmet is. Vettel jelenleg a sport történetének legfiatalabb pole pozíciósa és futamgyőztese, sőt világbajnoka is.
A kis német 2009-ben már a Red Bull nagyobbik csapatánál versenyzett, egyedüliként jelentett veszélyt a Brawn hegemóniájára. 2010-nek már úgy futott neki, hogy a legtöbb szakértő világbajnoki címet várt tőle, az elvárásokat végül hozta. Csak egyszer állt az összetett élén, az utolsó verseny után, Fernando Alonso szájából az utolsó pillanatban énekelte ki a sajtot. A 2011-es idény jóval simábban alakult, Vettel gyakorlatilag ott nyert, ahol akart, 2012-ben harmadik vb-címére készül.
