Después de varios años en el karting, Bortolotti empezó su trayectoria en los fórmulas en 2005 compitiendo en el Campeonato Italiano de Fórmula Renault y en la Fórmula Gloria. En 2006 también participó en la Formula Junior 1600 italiana. En 2007, Bortolotti subió al Campeonato Italiano de Fórmula 3, finalizando cuarto en el campeonato. Siguió en el mismo al año siguiente y ganó el campeonato con nueve victorias y seis poles de 16 carreras.
Fórmula 2 y GP3 Series
Bortolotti entró en el Red Bull Junior Team gracias a su victoria en el campeonato; la compañía optó por introducirlo en la Fórmula Dos en 2009.[2] Al final de ese año participó en la ronda final de la F3 Euroseries con Carlin Motorsport,[3] finalizando en el podio en la segunda carrera.
Su siguiente movimiento sería entrar en la GP3 Series.[4] Condujo para la escudería Barwa Addax Team y su mejor resultado fue un podio en su última carrera.
Bortolotti decidió volver a la Fórmula Dos en 2011.[5] Empezó liderando el campeonato tras la primera ronda, después, le quitó el liderato Christopher Zanella durante dos rondas, pero a partir de entonces empezó una racha de podios y victorias que le llevaron a ganar el campeonato por una amplia diferencia.
Fórmula 1
Como recompensa por su campeonato italiano en 2008, la Scuderia Ferrari le premió con una prueba con el F2008 en el Circuito de Fiorano. El piloto batió el récord del circuito con su monoplaza.[6]
Por otro lado, en 2016 debutó en las 24 Horas de Daytona, del WeatherTech SportsCar Championship, con un Huracán GT3 de la clase GTD. Dos años más tarde, obtuvo la victoria en la clase compartiendo coche con Rik Breukers, Rolf Ineichen y Franck Perera, y repitió al siguiente pero con Engelhart en el lugar de Perera.[1]
Tras una sola temporada junto a la marca alemana, volvió a Lamborghini.[11] Finalizó cuarto en el GT World Challenge Europe Endurance Cup de 2021 junto a Marco Mapelli y Andrea Caldarelli, y quinto en ADAC GT Masters.[1] Además, debutó en DTM con un podio en el circuito de Assen, con T3 Motorsport.[12] En 2022, Bortolotti fue uno de los cuatro pilotos seleccionados por Grasser Racing Team para su debut a tiempo completo en el campeonato alemán. Logró dos poles y varios podios pero sin victoria, finalizando cuarto en el clasificador final como el mejor piloto de Lamborghini. Ese año también participó por primera vez en las 24 Horas de Le Mans con WRT en LMP2.[1]