Brendon Hartley a débuté dans les sports mécaniques à l'âge de 6 ans, en karting. En 2003, âgé seulement de 13 ans, il fait ses débuts en monoplace et remporte le Formula Ford Festival de Nouvelle-Zélande. L'année suivante, il termine deuxième du championnat national de la spécialité.
Après deux années en Formule Toyota néo-zélandaise, il rejoint l'Europe et les championnats de Formule Renault: d'abord le championnat d'Europe du Nord en 2006, puis le championnat d'Italie en 2007, année au cours de laquelle il est intégré au programme de jeunes pilotes de Red Bull. En plus de sa troisième place dans le championnat d'Italie, il est titré en Eurocup. Il fait également ses débuts en Formule 3 lors des Masters de Zolder, où il décroche la quatrième place.
En 2008, Brendon Hartley poursuit sa progression dans la hiérarchie du sport automobile en accédant au championnat britannique de Formule 3 au sein du Carlin Motorsport. Au mois de février, il effectue également ses débuts en Formule 1 à l'occasion d'une séance d'essais privés au cours de laquelle il fait faire ses premiers tours de roue à la Toro Rosso STR3 sur le circuit de Vairano en Italie[1].
En , il est annoncé chez Porsche au sein du programme LMP1 pour participer au championnat du monde d'endurance 2014, il fait équipe avec Timo Bernhard et Mark Webber sur une Porsche 919 Hybrid[3]. En 2015, il participe aux 24 Heures du Mans, toujours sur la Porsche 919 Hybrid avec les mêmes coéquipiers ; ils terminent deuxièmes de l'épreuve et sont sacrés champions du monde d'endurance. L'année suivante, Brendon Hartley participe à nouveau aux 24 Heures du Mans, sur la même voiture et avec les mêmes coéquipiers. Ils terminent treizièmes malgré une panne nocturne qui a immobilisé la Porsche pendant quelques heures.
Parti dix-neuvième et avant-dernier à la suite de pénalités moteur pour son premier Grand Prix, il termine treizième, devant les deux Haas et la Sauber de Marcus Ericsson.
Le , Helmut Marko confirme que Daniil Kvyat ne reviendra pas après le Grand Prix des États-Unis et que Gasly et Hartley feront équipe jusqu'à la fin de la saison[6].
Au Mexique, il abandonne à cause d'une casse de son moteur. Au Brésil, à nouveau devant son coéquipier Pierre Gasly sur la grille, il doit éviter Lance Stroll qui rate son envol, et abandonne pour la deuxième fois consécutive en trois courses. Lors de la dernière manche de la saison, au Grand Prix d'Abou Dabi, il établit le dernier temps des qualifications et il est pénalisé d'un recul de dix places sur la grille après l'installation d'un neuvième exemplaire de MGU-H sur sa monoplace. Il termine quinzième de l'épreuve, juste devant Gasly.
Au Grand Prix inaugural en Australie, il se qualifie seizième avec plus de sept dixièmes de seconde d'avance sur son coéquipier Pierre Gasly ; il se classe quinzième après une sortie de piste au départ qui le relègue en dernière position. À Bahreïn, Hartley rate la dernière phase qualificative et se place derrière Sergio Pérez sur la grille alors qu'il a réalisé un meilleur temps ; il s'accroche ensuite avec le Mexicain et, pénalisé de trente secondes, se classe dix-septième. En Chine, il s'accroche avec son coéquipier qui prend l'intérieur de l'avant-dernier virage du circuit pour tenter un dépassement après un freinage très tardif ; le Néo-Zélandais lui referme la porte en prenant le point de corde.
À Bakou, Hartley n'a pas la possibilité de faire un tour rapide en qualifications mais est repêché par les commissaires de course ; opportuniste, il termine dixième et marque son premier point en Formule 1. En Espagne, un énorme accident lors de la dernière session des essais libres le prive des qualifications ; à nouveau autorisé à prendre le départ, il franchit la ligne d'arrivée douzième. À Monaco et au Canada, il abandonne deux fois consécutivement, harponné par Charles Leclerc, en panne de freins et accroché par Lance Stroll. Au Grand Prix de France, pénalisé d'un recul de 35 places il s'élance de la dernière position et termine quatorzième. En Autriche, il se qualifie en avant-dernier ; si son écurie en profite pour changer intégralement son groupe propulseur, il abandonne sur problème mécanique. En Grande-Bretagne, victime d'une rupture de sa suspension avant gauche lors des essais libres, il ne participe pas aux qualifications ; parti dernier depuis des stands, il abandonne sur panne électrique. En Allemagne, qualifié dix-huitième, il profite d'une course perturbée par la météo pour marquer le point de la dixième place. En Hongrie, il passe pour la première fois en Q3 et se qualifie huitième ; il termine onzième. En deuxième partie de saison, c'est plus compliqué, avec aucune entrée dans les points mais aussi deux abandons, l'un en Italie où il a été pris dans les deux côtés par Stoffel Vandoorne et Marcus Ericsson, et l'autre en Russie, sur problème de freins. Au Japon, il se qualifie sixième juste devant Gasly, mais termine la course treizième après un départ catastrophique et une usure des pneus prématurées. Au Grand Prix des États-Unis, Hartley après une course convaincante et profitant des disqualifications de Magnussen et Ocon, se classe neuvième quand son coéquipier termine douzième. Lors du Grand Prix du Mexique, il abîme son fond plat lors d'un contact avec Ocon et reçoit cinq secondes de pénalité ; douzième sous le drapeau à damier, il est reclassé quatorzième. Il termine les deux dernières courses de la saison en dehors des points avec une onzième et douzième place. À la fin de la saison, il se classe dix-neuvième au championnat des pilotes avec 4 points.
Depuis 2019 : pilote de développement chez Ferrari en Formule 1, Formule E avec GEOX Dragon et Endurance avec Toyota
Mattia Binotto, directeur de la Scuderia Ferrari, annonce que le Néo-Zélandais poursuit avec l'écurie italienne pour la saison 2020 de Formule 1, toujours en tant que pilote de développement[11].
En Formule E, pour sa première course a Dariya, il termine dix-neuvième et hors des points. Le lendemain, sur le même circuit, il termine dans les points, à la neuvième place. À Santiago, qualifié dix-septième, il abandonne volontairement la course. À Mexico et Marrakech, il termine douzième et dix-neuvième. Le , il quitte l'écurie Geox Dragon, remplacé par Sérgio Sette Câmara[12].
Résultats en compétition automobile
Résultats en championnat du monde de Formule 1
Tableau synthétique des résultats de Brendon Hartley en Formule 1
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