Willy Mairesse était un bon pilote, mais dont la carrière fut marquée par de nombreux accidents, dont l'un qui le marquera.

Willy commence sa carrière automobile dans les années 50, en rallye. Il remporte d'ailleurs en 1956 le Liège-Rome-Liège, puis passe aux voitures de sport l'année suivante avec Ferrari. En 1958, il termine deuxième des 12 heures de Reims avec une Berlinette. En 1960, il termine troisième des 1000 km du Nürburgring, et remporte le Tour de France automobile. Cela lui vaut la même année, de débuter dans le championnat du monde de F1, disputant trois courses, dont la première en Belgique, puis en France et enfin en Italie où, parti en troisième position sur la grille de départ, il conserve cette position à l'arrivée derrière ses coéquipiers américains Hill et Ginther.

L'année suivante, il dispute trois épreuves hors-championnat avec une Emeryson de l'équipe nationale belge, ce qui ne sera pas concluant. Il finit par disputer deux épreuves sur une Lotus, puis le Grand Prix d'Allemagne sur Ferrari, ne terminant aucune de ces épreuves. En voitures de sport, Willy connaît plus de réussite, il enchaîne une seconde victoire lors du Tour de France et termine deuxième des 24 heures du Mans avec Mike Parkes. L'année suivante, il remporte ses premières victoires en Formule 1, lors des épreuves hors-championnat de Bruxelles et de Naples. En championnat, il mène la course italienne à Monza, pour finalement terminer en quatrième position. Cette même année, il remporte également l'une des grandes épreuves italiennes automobiles, la Targa Florio.

En 1963, il ne connaît pas autant de réussite en Formule 1, il ne termine aucune course, mais sa troisième place sur la grille de départ en Belgique montre qu'il reste un bon pilote. C'est désormais en voitures de sport qu'il va poursuivre sa carrière, avec deux victoires à une semaine d'intervalle, à Spa-Francorchamps et au Nürburgring, mais il est victime d'un spectaculaire accident au Mans, sortant grièvement brûlé. En 1964, il remporte le Grand Prix d'Angola, puis en 1965 les 500 km de Spa-Francorchamps. Il tente également de courir le Grand Prix de Belgique avec un BRM, mais ne prend pas le départ. En 1966, il remporte la Targa Florio, mais cette fois avec Porsche. En 1967, il termine troisième des 24 heures du Mans et l'année suivante lors de la même épreuve, il est victime d'un terrible accident dans le premier tour lorsque qu'il perd le contrôle de sa Ford. Blessé à la tête, Willy restera deux semaines dans le coma.

Ayant conscience qu'il ne peut plus piloter, Willy Mairesse décide de mettre fin à ses jours dans une chambre d'hôtel à Ostende le 2 septembre 1969. Il avait 40 ans.