Jérôme d'Ambrosio est né le 27 décembre 1985 à Etterbeek en Belgique. Il est le premier pilote belge en F1 depuis... 17 ans et Philippe Adams.

Jérôme court d'abord en karting entre 1995 et 2002, finissant trois fois champion de Belgique. En 2003, il court en Formula Renault Belgique, le championnat national. Il finit champion dans l'écurie de son compatriote Thierry Boutsen. Il finit également 4ème de Formula König. En 2004, il intègre le Renault Driver Development Programme. Après plusieurs années passées dans des catégories inférieures et les diverses antichambres de la F1, Jérôme atteint la consécration lorsqu'il remporte l'International Formula Master en 2007, avec Cram Competition, ce qui est donc son premier titre depuis 4 ans.

En 2008, le Belge arrive en GP2 chez DAMS. Sans être flamboyant, Jérôme domine nettement son coéquipier Kamui Kobayashi, dont on connaît le futur, en 2008 et 2009. Il finit 11ème puis 9ème. 2010 est une petite déception pour lui, car il ne finit que 12ème du championnat malgré une première victoire ; et s'il a dominé Ho-Pin Tung, cela n'a en revanche pas été le cas avec Romain Grosjean, arrivé en cours de saison chez DAMS. Pourtant, c'est bien en 2010 que Jérôme obtient ses premiers tests en F1 avec Virgin Racing. Déjà essayeur chez Renault, il accède enfin à la catégorie suprême... en tant que 3ème pilote. Néanmoins, il fera des chronos équivalents à ceux de Lucas di Grassi, qui avait fait ses preuves en GP2.

Fin 2010, d'Ambrosio est pressenti chez Virgin en remplacement d'un Lucas di Grassi décevant. C'était sans compter sur Giedo van der Garde, ex-essayeur Super Aguri et Spyker, qui postule avec un budget plus conséquent que celui du Belge. Néanmoins, le 21 décembre 2010, c'est bien Jérôme d'Ambrosio qui est confirmé second pilote chez Virgin Racing, aux côtés de Timo Glock.