Andrea de Adamich commence sa carrière en compétition automobile en 1962 au volant d'une Triumph TR3, se distinguant dans des courses de côte et de Formule Junior, puis rejoint la scène du sport automobile italien.
Il se distingue rapidement en monoplace et devient champion d'Italie de Formule 3 en 1965, ce qui lui permet d'entamer une collaboration durable avec Alfa Romeo via l'équipe Autodelta. Il se lance également dans l'endurance, notamment avec la Giulia TZ lors des 1 000 km du Nürburgring, qu'il remporte dans sa catégorie. Son ascension se poursuit avec des succès majeurs : il remporte consécutivement le championnat d'Europe des voitures de tourisme en 1966 et 1967, pilotant essentiellement la Giulia GTA, et confirme ainsi son statut parmi les meilleurs spécialistes européens de la discipline. En 1967, il est appelé à tester les prototypes Alfa Romeo 33 et remporte une course hors championnat à Vallelunga.
Il fait ses débuts en championnat du monde de Formule 1 en janvier 1968, lors du Grand Prix d'Afrique du Sud, où il est engagé par Ferrari aux côtés de Jacky Ickx et de Chris Amon. Sa première course est marquée par une sortie de piste sur une tache d'huile. Parallèlement à ses engagements sur les circuits de tourisme, Andrea participe à des courses de monoplaces : il s'impose en Formule 2 lors de la Temporada en Argentine sous les couleurs de la Scuderia Ferrari.
Il participe à quelques Grands Prix hors championnat et développe le moteur Alfa Romeo pour les monoplaces. En 1969, il rejoint principalement les rangs d'Alfa Romeo, participe à la mise au point du prototype T33/3 et poursuit ses engagements dans les championnats de tourisme, tout en débutant brièvement en F5000 avec Surtees.
En 1970, il revient en Formule 1 avec l'équipe McLaren, chargée de développer une nouvelle version du moteur Alfa Romeo V8. Ce partenariat vise à affirmer le savoir-faire italien dans la discipline reine, tout en tentant de concurrencer le moteur Cosworth qui domine alors. Cependant, le pilote italien, confronté à de gros problèmes de fiabilité et de performance, ne parvient pas à se qualifier pour les Grands Prix d'Espagne, de Monaco et des Pays-Bas. Il se qualifie pour le Grand Prix de France, mais termine non classé à neuf tours du vainqueur. Il ne peut ensuite prendre le départ du Grand Prix de Grande-Bretagne à la suite d'une fuite d'huile. Non qualifié à nouveau en Allemagne, il parvient à se qualifier pour les trois Grands Prix suivants et se classe huitième en Italie, devant les dirigeants d'Alfa Romeo. Les deux dernières manches se soldent par un abandon et une nouvelle non-qualification.
Parallèlement, il reste lié à Alfa Romeo dans le cadre des courses d'endurance, participant au développement du prototype T33/3 engagé dans plusieurs épreuves majeures. Lors des 24 Heures du Mans, il doit abandonner après moins de quatre heures de course en raison de problèmes mécaniques, mais il se classe deuxième lors des 500 km d'Imola et des 1 000 km de l'Österreichring.
En 1971, il rejoint l'écurie March, qui motorise ses 711 avec des moteurs Alfa Romeo. Sa saison est marquée par des problèmes de fiabilité et de performance du moteur Alfa Romeo, ce qui complique les qualifications et la lutte en course. Son meilleur résultat est une onzième place lors du dernier Grand Prix aux États-Unis, où il termine à deux tours du vainqueur. Il ne parvient pas à être classé lors des autres manches, subissant de nombreux abandons.
Parallèlement à la Formule 1, Andrea poursuit ses engagements avec Alfa Romeo dans le championnat du monde des voitures de sport. Il se distingue particulièrement lors des 1 000 km de Brands Hatch, où il décroche la victoire aux côtés d'Henri Pescarolo sur une Alfa Romeo T33/3. Il remporte ensuite les 6 Heures de Watkins Glen avec Ronnie Peterson.
En 1972, il poursuit sa carrière en Formule 1 au sein de l'écurie Surtees, avec la TS9B équipée d'un moteur Ford-Cosworth. Sa saison commence par un abandon lors du Grand Prix d'Argentine, puis se poursuit en Afrique du Sud, où il n'est pas classé. Il se distingue toutefois lors du Grand Prix d'Espagne en terminant quatrième et en marquant ainsi ses premiers points en Formule 1. Après une septième place à Monaco, il alterne entre des arrivées au-delà de la dixième place et des abandons, principalement pour des raisons mécaniques. Il achève la saison à la 17e place du classement général du championnat du monde. Hors championnat, il se classe deuxième du Grand Prix de la République italienne à Vallelunga.
En endurance, il brille lors des 24 Heures du Mans, terminant quatrième sur une Alfa Romeo T33/3 aux côtés de Nino Vaccarella, démontrant ainsi ses compétences de pilote de prototypes lors d'une des épreuves majeures du calendrier.
En 1973, il dispute sa dernière saison complète en Formule 1, principalement avec l'équipe Ceramica Pagnossin. Il commence la saison avec une huitième place au Grand Prix d'Afrique du Sud, au volant d'une Surtees TS9B. L'écurie engage ensuite une Brabham BT37, avec laquelle il abandonne en Espagne à la suite d'un accident. Lors du Grand Prix de Belgique, il s'élance de la 18e position et parvient à terminer quatrième, doublant la BRM de Niki Lauda dans le dernier tour. Il prend ensuite la septième place à Monaco, puis abandonne en France à cause d'un problème de transmission. Lors du Grand Prix de Grande-Bretagne, il est impliqué dans un carambolage au départ. Alors que tous les pilotes sont indemnes et sortent de leurs voitures, Andrea reste coincé dans la sienne. Le pilote italien a heurté la Surtees de Mike Hailwood, détruisant ainsi l'avant de sa monoplace. Il est transporté à l'hôpital avec une cheville cassée.
Après s'être remis de ses blessures, il ne reviendra pas en F1, mais reprendra la compétition en 1974 dans le championnat du monde des voitures de sport, où il décroche quatre podiums avec Carlo Facetti : à Monza, au Nürburgring, à Imola et sur l'Österreichring.
Malgré ces bons résultats en endurance, Andrea s'éloigne ensuite de la course automobile, devient commentateur pour la télévision italienne et crée une société de prêt-à-porter.
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