Po imponowaniu w Formule 3 i zakończeniu rookie of the Year International Formula 3000 z zwycięstwem w Belgii w 2004 roku, Robert Doornbos został wynajęty jako piątkowy kierowca testowy dla Jordan Grand Prix na Grand Prix Chin w 2004 roku. Doornbos zaimponował jako kierowca testowy w ostatnich wyścigach sezonu i został ponownie mianowany na sezon 2005, chociaż w tym roku ścigał się z monegaskim licencją wyścigową. Na Grand Prix Niemiec 2005
, dołączył do koleżanki z Holandii Christijan Albers w Minardi, która zadebiutowała wcześniej w tym roku jako stały kierowca zespołu. W 2008 roku Doornbos został mianowany piątkowym kierowcą testowym i rezerwowym w Red Bull Racing, zastępując Christiana Kleina w ostatnich 3 wyścigach sezonu. Po zaledwie 11 wyścigach w ciągu czterech lat, jego kariera w Formule 1 zakończyła się, gdy w 2007 roku pojechał na mistrzostwa świata Champ Car.