Kamui Kobayashi a debutat la Marele Premiu al Braziliei din 2009 pentru Toyota Racing, în urma unei răniri a pilotului obișnuit Timo Glock. El a fost reținut pentru ultima cursă a sezonului din Abu Dhabi și a înscris un punct final. Acest lucru l-a condus la echipa Sauber pentru următoarele 3 sezoane, unde a terminat în mod constant în pozițiile de puncte și și-a făcut un nume ca un alergător agresiv de la mijlocul pachetului. El a fost recompensat pentru eforturile sale cu un podium la Marele Premiu al Japoniei din 2012, împreună cu alte 3 podiumuri pentru coechipierul său Sergio Pérez. În ciuda acestui fapt, a fost lăsat fără o unitate pentru sezonul 2013. În 2014 a semnat cu Caterham F1 alături de debutantul Marcus Ericsson - și inevitabil s-a luptat cu echipa inferioră din punct de vedere financiar. El a fost înlocuit cu André Lotterer pentru evenimentul din Belgia, și a stat în rândurile din Statele Unite și Brazilia
din cauza problemelor financiare ale echipei. Ultima cursă a lui Kobayashi (și a lui Caterham) s-a încheiat cu o retragere.