Yuki Tsunoda a commencé sa carrière de karting professionnel en 2010 en rejoignant le championnat junior de la JAF, puis est passé à la catégorie régionale en 2013 et à la catégorie nationale en 2014. En 2016, il intègre l'école de pilotage du circuit de Suzuka, soutenue par Honda, et devient membre du Honda Formula Dream Project.

La monoplace

Fin 2016, il participe aux deux dernières courses du championnat japonais de Formule 4, terminant deuxième puis quatrième. L'année suivante, il rejoint Honda pour sa première saison complète en Formule 4 japonaise, se classant troisième du championnat, puis est sacré champion en 2018.

En 2019, il participe au championnat de Formule 3 de la FIA. Il remporte une victoire à Monza et termine le championnat à la neuvième place. Grâce aux liens entre Honda et Red Bull, il intègre le Red Bull Junior Team. Grâce au soutien de Honda, qui souhaite voir un pilote japonais en Formule 1 le plus rapidement possible, Yuki accède à la Formule 2 dès 2020. Durant cette saison, il fait preuve d'une grande capacité d'adaptation, décroche trois victoires et termine troisième du championnat.

En décembre 2020, il est annoncé comme pilote titulaire pour la saison 2021 en Formule 1 chez AlphaTauri, l'équipe sœur de Red Bull. Il devient ainsi le premier Japonais à participer à la Formule 1 depuis 2014.

En F1 avec AlphaTauri

Sa première saison dans la catégorie reine commence avec une neuvième place lors du Grand Prix de Bahreïn, ce qui lui permet de marquer ses premiers points en F1. Ce résultat témoigne de son adaptation rapide, malgré son faible expérience des circuits internationaux. Il marque à nouveau des points en terminant septième en Azerbaïdjan. L'une de ses performances les plus marquantes survient lors du Grand Prix de Hongrie, où il profite d'un accrochage en début de course pour décrocher la sixième place. Sa saison est toutefois contrastée, avec plusieurs courses où il peine à se qualifier dans le top 15, notamment en mai et en juin, alternant des départs moyens avec de solides remontées. Il ne marque cependant des points qu'à deux reprises lors de la deuxième partie de la saison. Il se classe neuvième aux Etats-Unis, puis conclut sa première saison par une brillante quatrième place lors du dernier Grand Prix à Abou Dabi, juste devant son coéquipier Pierre Gasly. Il termine le championnat à la 14e place, et ses performances, même s'il a été dominé par Gasly, ont convaincu AlphaTauri de lui accorder une seconde année en F1.

La saison 2022 de Yuki en Formule 1 avec l'écurie AlphaTauri s'avère plus complexe que sa première année, marquée par des débuts prometteurs suivis d'une série de difficultés. Le Japonais commence la saison avec une performance encourageante, se classant dans les points à trois reprises lors des six premiers Grands Prix, dont une septième place au Grand Prix d'Émilie-Romagne à Imola, où il se distingue par une course solide dans des conditions mixtes. Cependant, à partir de Monaco, il rencontre de plus en plus de difficultés. Un accident en qualifications à Monaco, qui entraîne l'élimination de Gasly en Q1, une sortie de piste maladroite à Montréal et un incident impliquant Gasly à Silverstone assombrissent sa campagne. Ces erreurs, associées à un manque de rythme évident sur plusieurs circuits, comme en Autriche et en Hongrie, ont un impact sur son classement. En particulier, la série de douze courses consécutives sans marquer de points, entre le Grand Prix de Monaco et celui du Japon, révèle une période difficile durant laquelle il peine à maintenir sa compétitivité face aux exigences de la Formule 1. Au classement général, Yuki se classe 17e, loin derrière ses débuts et son coéquipier Gasly, mais ses performances ne sont pas uniformément faibles. Il n'est pas encore parvenu à égaler de manière systématique son coéquipier. Son style parfois impulsif, combiné à des difficultés d'adaptation aux conditions variables, reste un point à travailler. Malgré tout, l'écurie AlphaTauri continue de lui accorder sa confiance pour la saison suivante.

Sa saison 2023 est marquée par une progression notable, malgré des difficultés liées aux performances de sa monoplace. Il entame sa troisième saison dans l'équipe, cette fois-ci en tant que leader technique, suite au départ de Pierre Gasly. Il est désormais responsable de guider une écurie en pleine évolution et d'encadrer trois coéquipiers successifs : Nyck de Vries, Daniel Ricciardo, puis Liam Lawson. Le début de saison est difficile, car la monoplace AT04 n'est pas assez compétitive. Pour les deux premiers Grands Prix, il échoue à la porte des points en terminant deux fois onzième. Il marque son premier point en Australie, avec une dixième place, puis un deuxième lors du Grand Prix suivant, en Azerbaïdjan. Après une série de sept courses sans marquer, il retrouve des points en Belgique en terminant à nouveau dixième. Yuki fait preuve d'une meilleure gestion et d'un niveau plus stable que ses coéquipiers. Sa maturité s'affirme, en particulier lors des derniers Grands Prix, où l'écurie AlphaTauri introduit des évolutions qui améliorent le comportement de la voiture. Cette progression se traduit par trois arrivées dans les points lors des cinq dernières courses, ce qui contraste fortement avec la première partie de la saison. Il réalise son premier meilleur tour en course aux Etats-Unis, où il décroche une huitième place, aidé par deux disqualifications. Son meilleur résultat intervient à Abou Dabi, où il se qualifie sixième et termine huitième. Il est également devenu le premier pilote japonais à mener un Grand Prix depuis Takuma Sato en 2004, grâce à une stratégie décalée. Il conclut finalement la saison à la 14e place du championnat. Son implication est reconnue par son équipe, qui le prolonge logiquement pour 2024, soulignant ainsi son développement progressif et sa capacité à piloter une monoplace perfectible.

Racing Bulls

En 2024, Yuki entame sa quatrième saison de Formule 1 avec l'équipe sœur de Red Bull, désormais appelée RB (Racing Bulls). Il doit confirmer son rôle de leader au sein de l'écurie, malgré une monoplace qui peine souvent à rivaliser avec la concurrence. Il a deux coéquipiers durant la saison : Daniel Ricciardo en première partie et Liam Lawson en fin de campagne. Après un début de saison mitigé, il réalise plusieurs performances solides, dont une septième place en Australie et un point précieux lors de son Grand Prix national au Japon. Il se classe également dans les points à Miami, à Monaco, en Grande-Bretagne et en Hongrie, ce qui témoigne d'une régularité accrue. Cette constance lui permet de devancer Ricciardo, tant en qualifications qu'en course, soulignant ainsi son rôle de leader au sein de l'équipe. Cependant, la saison comporte des passages plus difficiles, notamment une série de contre-performances après l'été, liée à la dégradation des performances du châssis, qui l'empêchent d'entrer dans les points lors de plusieurs courses. Il termine 12e du championnat des pilotes, son meilleur classement en Formule 1. Malgré ces progrès, il n'est pas retenu pour intégrer l'équipe Red Bull en 2025, les dirigeants ayant fait le choix de privilégier Liam Lawson, plus jeune et considéré comme un potentiel à long terme. Yuki devrait donc poursuivre l'aventure chez Racing Bulls en 2025, avec l'objectif de continuer à consolider son expérience et ses performances.