Despois de impresionar na Fórmula Tres e rematar o Rookie do Ano Internacional Fórmula 3000 cunha vitoria en Bélxica en 2004, Robert Doornbos foi contratado como piloto de probas de venres para o Gran Premio de Xordania para o Gran Premio de China de 2004. Doornbos impresionou como piloto de probas nas últimas carreiras da tempada, e foi reelecto para a tempada 2005, aínda que ese ano competiu cunha licenza de carreiras monegasca. No Gran Premio de Alemaña de 2005
, uniuse ao seu compañeiro holandés Christijan Albers en Minardi, que debutou a principios dese ano como piloto regular do equipo. En 2010, Doornbos foi nomeado piloto de probas e reserva de venres en Red Bull Racing, e substituiría a Christian Klien nas últimas 3 carreiras da tempada. Despois de só 11 carreiras durante 4 anos, a súa carreira de Fórmula Un rematou cando foi pilotar a Champ Car World Series en 2007.