Setelah lulus dari ajang gokart di 2001, Di Grassi memulai karier single seater-nya dengan mengikuti Formula Renault Brasil di 2002 dengan hasil sebagai runner-up dan kemudian pindah ke ajang F3 pada tahun berikutnya, di mana ia bergabung dengan Avallone Motorsport di F3 Sudamericana. Ia mengakhiri musim F3 dengan posisi runner-up klasemen dengan satu kali menang dan 11 podium, di mana ia sebenarnya bisa saja juara kalau tidak absen di enam balapan sisa akibat kecelakaan.
Di luar itu, ia juga sempat mencoba balapan di Eropa di ajang F3 Euroseries dengan tim Prema Powerteam selama empat balapan dengan hasil terbaik finis di P4 saat lomba. Tahun 2004 ia berkompetisi penuh di ajang F3 Inggris bersama tim Hitech Racing. Hasilnya adalah dua kali kemenangan dengan posisi klasemen di P8. Hasil mengesankan ia catat di Grand Prix Macau di mana ia meraih podium dalam balapan debutnya tersebut.
Pada 2005 ia kembali lagi ke F3 Euroseries dengan tim Manor Motorsport. Ia hanya mampu meraih satu kemenangan saja di ajang F3 Euroseries tahun tersebut karena balapan musim itu benar-benar diporak-porandakan oleh duet tim ART, Lewis Hamilton dan Adrian Sutil. Namun posisi klasemennya masih lebih baik ketimbang Sebastian Vettel di mana Di Grassi mampu berada di P3 sementara Vettel di P4. Di Grassi kemudian mencoba lagi peruntungannya di GP Macau, dan kali ini ia berhasil menang balapan walaupun harus start dari P3.
GP2 Series
Musim 2006 Di Grassi pindah ke ajang GP2 Series bersama Team Durango. Ia hanya mampu meraih 8 poin dan berada di P17 klasemen sepanjang musim.
Pada 2007 ia pindah ke tim ART Grand Prix. Secara konsisten ia mampu meraih angka dalam 12 dari 13 lomba. Hasil tersebut kemudian mengantarkannya ke posisi runner-up di belakang pembalap iSport Timo Glock. Di luar itu ia juga menjadi pembalap tes resmi GP2 untuk model mobil yang digunakan antara tahun 2008 sampai 2010. Lantas pada musim 2008 ia pindah ke tim Campos Grand Prix, di mana ia mulai bergabung saat musim berjalan memasuki balapan keempat. Dua kali kemenangan kemudian mengantar Di Grassi menjadi penantang gelar GP2 musim 2008 sebelum akhirnya kandas ditangan Giorgio Pantano akibat insiden mereka berdua di Spa-Francorchamps.
Pada musim 2009 Di Grassi masih bertahan di GP2 bersama tim yang sama, dan uniknya raihan poin keseluruhan dan posisi klasemennya di musim 2009 sama dengan yang ia raih di musim 2008.
Formula 1
Honda dan Renault
Akhir 2008, Di Grassi sempat mengetes mobil Honda di Catalunya bersama Bruno Senna dan Jenson Button. Saat itu santer dikabarkan bahwa dirinya akan berebut kursi kedua Honda bersama Senna untuk mendampingi Button. Tapi harapan tersebut pupus seiring mundurnya Honda dari F1 di Desember 2008.
Masuk ke musim F1 2009, Di Grassi menjadi salah satu test driver tim Renault F1. Menjadikannya pembalap GP2 ketiga setelah Heikki Kovalainen dan Nelson Angelo Piquet yang berkiprah sebagai test driver di tim Renault.
Virgin-Cosworth
Pada 16 November 2009 diumumkan bahwa tim debutan F1 Virgin Racing akan memakai jasa Lucas Di Grassi untuk musim balap 2010 bersama Timo Glock, orang yang sempat bersaing ketat dengan Di Grassi untuk gelar GP2 di musim 2007.
_08_(cropped).jpg)
