Pastor Maldonado est né le 9 mars 1985 à Maracay. Il sera le premier pilote vénézuélien depuis Johnny Cecotto en 1984, hormis Ernesto Viso, essayeur éphémère chez Midland en 2006.

Pastor débute la monoplace en 2002, dans le championnat national de Formule Ford. Il rejoint le Championnat italien de Formule Renault en 2003, avant de remporter le titre en 2004. Il effectue ses premiers tests en F1 durant l'intersaison 2004-2005 pour le compte de Minardi. En 2005, Pastor signe chez DAMS en Formule Renault 3.5. Une saison mouvementée, puisque Pastor est suspendu pour quatre manches suite à une conduite dangereuse à Monaco (il blesse un commissaire), et ne finit l'année que vingt-cinquième au général avec quatre points. Il signe chez Draco Racing en 2006, et Pastor finit cette fois-ci troisième du championnat avec trois victoires, dont une à Monaco, moins de dix points derrière le champion Axl Danielsson.

En 2007, Pastor débarque en GP2 chez Trident. Celui-ci ne fait pas toute la saison, mais finit néanmoins onzième avec une victoire ... à Monaco. Pastor signe chez Piquet Sports en 2008. Il est l'auteur d'une excellente saison, avec à la clef la cinquième place du championnat, une victoire à Spa-Francorchamps et six podiums au total. Il échoue à quelques points seulement de Bruno Senna, Lucas di Grassi et Romain Grosjean, qui se retrouveront tous trois en F1 les années suivantes. En 2009, Pastor se retrouve chez ART avec comme coéquipier Nicolas Hülkenberg. Si globalement la saison de Pastor est plutôt bonne, notamment deux victoires dont une à Monaco, il est très largement dominé par son coéquipier, de loin champion devant Vitaly Petrov, lui aussi futur pilote F1. Le Vénézuélien n'est que sixième cette saison-là.

En 2010, Pastor est chez Rapax avec comme coéquipier Luiz Razia, pilote essayeur chez Virgin Racing. Après un début de saison plutôt bon, Pastor signe six victoires consécutives lors des manches longues, un record en la matière. Ainsi, il est champion à Monza, soit une manche avant la fin. Il remporte facilement le titre devant le Mexicain Sergio Pérez, futur pilote Sauber en 2011.

Retenu pour les tests de jeunes pilotes à Abu Dhabi par Williams et HRT, il signe des chronos plus que convaincant. Apportant un budget non négligeable du pétrolier PVDSA, il est longtemps pressenti pour être titulaire chez HRT, comme l'ont montré les tests effectués pour Pirelli. Finalement, il signe le 1er décembre 2010 chez Williams, remplaçant son ancien coéquipier et son prédécesseur au palmarès GP2, l'Allemand Hülkenberg annoncé au départ.

Les débuts du Vénézuélien en Formule 1 sont compliqués : la FW33 est lente, et ni lui ni Rubens Barrichello ne peuvent faire de miracles avec. Cependant, Pastor montre quelques qualités en qualifications, et il se hausse en Q3 à trois reprises dans la saison. A Monaco, il aurait même pu finir sixième si Hamilton ne l'avait pas accroché à quelques tours du but. Il va à nouveau s'accrocher avec le champion du monde britannique à Spa, mais volontairement cette fois. Gêné par l'Anglais pendant son tour de qualifications, il braquera volontairement sur lui et est pénalisé de cinq places sur la grille de départ. Toutefois, cela n'empêchera pas Maldonado de marquer son premier et seul point de la saison. Malgré une saison très décevante, il s'est montré proche de l'expérimenté Barrichello et est donc conservé une année supplémentaire.

Opposé à Bruno Senna en 2012, l'année commence bien pour Pastor qui se qualifie en huitième position lors de la manche inaugurale. A la lutte pour la cinquième place avec Fernando Alonso, il termine sa course dans le mur lors du dernier tour. Il marque ses premiers points de la saison à Shanghai, où il termine huitième. Après un abandon à Bahreïn, l'inespéré va se produire en Espagne. Initialement deuxième sur la grille, le poleman Lewis Hamilton est disqualifié, et Maldonado part donc en pole position le lendemain ! En course, il résiste à Alonso et Räikkönen et franchit la ligne d'arrivée en tête, en vainqueur incontesté. Mais l'embellie s'arrête après cette course. Il accroche Pérez en essais à Monaco, part dernier et accroche de la Rosa dès le départ. Au Canada, il termine dans le Mur des Champions en qualifications. A Valence, il est en route pour un nouveau podium mais s'accroche à nouveau avec Hamilton. En Grande-Bretagne, il perd le contrôle de sa voiture et accroche encore Pérez. En Hongrie, il reçoit une pénalité discutable pour une collision avec Paul di Resta. En Belgique, il vole le départ, est victime de l'accrochage du départ et est jugé responsable d'une collision avec Timo Glock, ce qui le pénalise sur la grille à Monza. A Singapour, il se qualifie à une brillante deuxième place, mais est contraint à l'abandon en course. Ce n'est qu'à Suzuka qu'il peut enfin marquer des points, ses premiers depuis sa victoire à Barcelone.

Pendant cette saison, le Vénézuélien a établi deux records peu enviables : le plus grand nombre de pénalités reçues en une seule saison, et le classement final le moins élevé pour un vainqueur de Grand Prix. Maldonado n'a fini que cinq courses dans les points et n'est qu'à la quinzième place du classement final. Cependant, les sponsors sont toujours aussi généreux, et il garde donc sa place chez Williams en 2013. Il est cette fois confronté à l'ancien pilote d'essais de l'écurie, Valtteri Bottas. Mais la FW35 n'est pas aussi rapide que sa devancière, et la saison de Williams ressemble trait pour trait à 2011. Pastor ne peut marquer qu'un seul point en Hongrie, tandis que le Finlandais prend la mesure de son équipier, et termine devant lui au classement après une huitième place aux États-Unis. Fâché avec son équipe, il part avec ses valises de billets pour Lotus.

L'écurie d'Enstone reste sur deux excellentes saisons, et espère beaucoup de 2014 malgré le départ de Kimi Räikkönen. Cependant, le V6 turbo de Renault est peu performant, pas plus que le châssis de la E22. De plus, Maldonado est de nouveau impliqué dans des accrochages : à Sakhir, il envoie Esteban Gutierrez en tonneaux après sa sortie des stands. En Chine et en Espagne, il se crashe tout seul à l'entrée des stands. Il s'accroche à nouveau avec Gutierrez à Silverstone, et de nombreuses autres sorties de piste font qu'il devient la risée du petit monde de la Formule 1. Comme l'année précédente, il ne termine dans les points qu'à une seule reprise, à Austin.

Le Vénézuélien est toutefois conservé par Lotus pour 2015, toujours aux côtés de Romain Grosjean. La E23 est bien meilleure que sa devancière, et Pastor semble s'être assagi. Mais cette fois, la malchance semble rattraper Pastor, qui abandonne cinq fois lors des six premières courses. Pendant ces courses, il est accroché à quatre reprises; juste retour de bâton diront certains. Mais l'ancien champion GP2 est déterminé à montrer sa valeur, et termine à la septième place des Grands Prix du Canada et d'Autriche. A Silverstone, il est victime du carambolage créé par Daniel Ricciardo au départ et abandonne dès le premier tour.

Il n'atteint la Q3 que deux autres fois cette saison, en Belgique et en Italie, mais sa Lotus le lâche après deux tours lors de ces deux courses... Il rentre dans les points trois fois en quatre courses (onzième au Mexique), mais ses vieux démons le rattrapent au Brésil lorsqu'il accroche bêtement Marcus Ericsson. Il marque néanmoins son dernier point de la saison à Sao Paulo, car sa course d'Abu Dhabi s'arrête dans l'échappatoire du premier virage après avoir été percuté par Alonso. Avec la quatorzième place finale, Maldonado obtient son meilleur classement en championnat depuis ses débuts en 2011.

Mais le cours du pétrole et la situation économique au Venezuela sont catastrophiques et début 2016, Renault (qui a racheté Lotus) décide de se séparer du trentenaire. Ainsi disparaît du paddock l'un des pilotes les plus critiqués ces dernières années, mais qui n'en reste pas moins un vainqueur de Grand Prix.