Kamui Kobayashi debutoval na Velké ceně Brazílie v roce 2009 za Toyota Racing po vzplanutí zranění řidiče Timo Glocka. Byl zadržen pro poslední závod sezony v Abu Dhabi a získal body. To vedlo k tomu, že ho Sauberský tým získal na další 3 sezóny, kde neustále skončil v bodových pozicích a proslavil se jako agresivní závodník střední skupiny. Za své úsilí byl odměněn pódiem na Velké ceně Japonska v roce 2012
, spolu s 3 dalšími pódiovými umístěními pro spoluhráče Sergia Péreze. Navzdory tomu byl v sezóně 2013 odebrán. V roce 2014 podepsal smlouvu s Caterham F1 vedle debutanta Marcuse Ericssona - a nevyhnutelně bojoval s finančně méněcenným týmem. Byl nahrazen Andreem Lottererem na závod v Belgii a kvůli finančním problémům týmu neskončil v USA a Brazílii. Poslední závod Kobayashiho (a Caterhama) skončil v důchodu.