Après une bonne carrière en karting, au cours de laquelle il devient champion des Pays-Bas en 1998 et champion du monde en 2002, Giedo van der Garde rejoint le programme de développement de pilotes de Renault F1.

Lors de sa première année en Formule Renault 2000, il se classe sixième du championnat. En 2004, il rejoint la Formule 3 Euro Series avec l'équipe Signature-Plus, mais ne se classe que neuvième du championnat, ce qui lui coûte sa place chez Renault. En 2005, il rejoint l'écurie Team Rosberg et termine une nouvelle fois à la neuvième place. En 2006, il signe avec l'équipe ASM, mais il est éclipsé par ses deux brillants coéquipiers, Paul di Resta et Sebastian Vettel. Il parvient toutefois à signer deux pole positions et à monter quatre fois sur le podium, dont une victoire au Norisring, et termine le championnat à la sixième place. Cette même année, il rejoint néanmoins le programme de jeunes pilotes de McLaren. Il signe également un contrat de pilote essayeur pour Super Aguri, avant de se rétracter et de rejoindre Spyker.

En 2007, il débarque en World Series by Renault. Il termine régulièrement dans les points, mais jamais sur le podium, et se classe sixième du championnat. L'année suivante, en rejoignant P1 Motorsport, il entame la saison de la meilleure des façons, avec un double succès à Monza. Bilan de la saison : cinq victoires et trois deuxièmes places, ainsi qu'un premier titre de champion. Fort de ce succès, il rejoint le GP2 en 2009.

Il signe avec iSport, l'équipe championne en 2007. Après une campagne en Asia Series conclue à la douzième place, ses débuts en série principale sont en demi-teinte. En deuxième partie de saison, Giedo signe son premier succès lors de la course sprint sur le Hungaroring. La saison se termine en trombe pour le Néerlandais, puisqu'il enchaîne deux victoires lors de la course sprint à Spa-Francorchamps et de la course principale à Monza. Il se classe septième du championnat. En 2010, il rejoint l'équipe Barwa Addax avec Sergio Pérez comme coéquipier. Il ne fait pas mieux que septième, sans victoire (quatre podiums), tandis que Pérez termine vice-champion. En 2011, toujours chez Barwa Addax, il réalise une saison similaire à la précédente : cinq podiums, mais aucune victoire, et une cinquième place au classement général.

En 2012, il change d'équipe et signe avec Caterham Racing. Malgré deux victoires à Barcelone et à Singapour, ainsi que deux pole positions, il ne termine que sixième du championnat, à égalité de points avec le débutant James Calado. Il participe toutefois à six séances d'essais libres avec l'équipe Caterham F1.

En F1 avec Caterham

Le 1er février 2013, il est confirmé comme pilote titulaire chez Caterham. Il fait équipe avec le Français Charles Pic au volant de la monoplace CT03, motorisée par Renault. Dès les premières courses, le pilote néerlandais se retrouve en fond de grille en raison du manque de compétitivité flagrant de sa voiture. Ses luttes en piste se limitent presque exclusivement à des affrontements directs avec son coéquipier et les pilotes de l'écurie rivale Marussia, concédant systématiquement plusieurs tours d'écart aux monoplaces de tête. À Monaco, il réalise sa première performance notable en parvenant à se qualifier pour la deuxième phase des qualifications, ce qui lui permet de hisser sa Caterham à la quinzième place sur la grille de départ. Le lendemain, lors de la course, il franchit la ligne d'arrivée à la même quinzième place. Lors du Grand Prix de Hongrie, il réalise une bonne course et termine à la quatorzième place, son meilleur résultat de la saison. En Belgique, il exploite très habilement les conditions météorologiques instables et se place en quatorzième position sur la grille de départ, mais ne termine que seizième le lendemain. Il conclut sa saison sans inscrire le moindre point, se classant à la vingt-deuxième place du championnat, et n'est pas conservé par Caterham.

Sauber

Il trouve refuge chez Sauber en tant que pilote de réserve. Il participe à sept séances d'essais libres cette année-là et espère devenir titulaire la saison suivante grâce à ses sponsors, qui permettraient de renflouer les caisses d'une écurie suisse en difficulté financière. C'est en tout cas ce qui aurait dû se produire si Monisha Kaltenborn, la team manager, n'avait pas commis d'erreur en signant Adrian Sutil, Jules Bianchi, Marcus Ericsson, Felipe Nasr et le Néerlandais en tant que titulaires pour 2015 ! Si Ericsson et Nasr sont finalement retenus pour 2015, Giedo ne compte pas en rester là et attaque son ancienne équipe en justice. A la veille de la première manche au Grand Prix d'Australie 2015, les tribunaux suisses et australiens tranchent en faveur du pilote néerlandais, l'autorisant théoriquement à prendre le départ. Face à l'impasse technique et aux risques pour la sécurité de l'équipe, van der Garde renonce finalement à son volant en échange d'un important dédommagement financier, marquant la fin brutale et définitive de son aventure en monoplace.

L'après-F1

Après une année d'inactivité sportive, il se tourne avec succès vers les courses d'endurance et participe au championnat European Le Mans Series (ELMS) en 2016. Il intègre la catégorie reine LMP2 au sein de l'équipe G-Drive Racing. Associé à Simon Dolan et Harry Tincknell, il s'adapte très rapidement au pilotage exigeant des prototypes fermés. Le trio remporte les prestigieuses épreuves de Silverstone et d'Estoril, ce qui permet au Néerlandais d'être couronné champion ELMS dès sa première saison. Il consolide son profil d'enduriste l'année suivante en se préparant à faire ses débuts sur la scène mondiale.

A partir de 2018, il devient le pilote de référence du Racing Team Nederland dans le Championnat du monde d'endurance de la FIA (WEC). Il partage le volant avec Frits van Eerd, et occasionnellement avec son compatriote Nyck de Vries. L'équipage se distingue particulièrement en remportant une victoire de classe lors des 6 Heures de Fuji 2019. Parallèlement, il participe au championnat IMSA et termine deuxième de la catégorie LMP2 lors des 24 Heures de Daytona en 2022.

En décembre 2023, il officialise sa retraite sportive définitive. Il se réoriente aussitôt vers le monde des affaires et de l'immobilier, épaulé par son environnement familial entrepreneurial. Il entretient également un lien très fort avec le sport automobile en devenant une personnalité incontournable de la télévision aux Pays-Bas. Il rejoint les équipes de la chaîne de télévision Viaplay en tant que consultant technique et analyste, commentant chaque week-end les Grands Prix de Formule 1. Il participe également à des podcasts et à des émissions de télévision spécialisées consacrées au décryptage technique de l'actualité des sports mécaniques.