Piquet tävlade mot slutet av 1970-talet det brittiska F3-mästerskapet och vann serien 1978 med vinstrekord, vilket gav honom chansen i formel 1-stalletBrabham i slutet av säsongen 1978. Han gjorde dock F1-debut med privata stall redan tidigare under säsongen. Han nådde ingen pallplacering under 1979, men han körde under sin första fulla säsong ifrån sin stallkollega och tidigare världsmästaren Niki Lauda.
Säsongen 1980 hade Brabham en tillräckligt bra bil för att slåss i toppen och Piquet slutade tvåa bakom Alan Jones i förar-VM.
Piquets tog istället sin första titel säsongen 1981, då han genom en bra inledning och en stabil insats mot slutet kunde de ta sig förbi Carlos Reutemann i den sista tävlingen i Las Vegas. Säsongen 1982 bytte Brabham motorer mitt under säsongen från Ford Cosworth till BMW, men de nya motorerna var inte bättre än att Piquet slutade elva i förarmästerskapet.
Inför säsongen 1983 hade stallet utvecklat bilarna och Piquet tog titeln före Alain Prost i den sista tävlingen i Sydafrika.
Säsongen 1984 tog Piquet åtta pole position men fick tekniska problem i de sex inledande loppen och slutade totalt femma i förar-VM.
Säsongen 1985 hängde inte Brabham med i utvecklingen och Piquet blev åtta i VM, varför han valde att lämna stallet och gick till Williams.
Inför säsongen 1986 fick Piquet ett försteförarkontrakt med Williams, men när stallchefen Frank Williams skadades svårt i en bilolycka favoriserade den tillförordnande stallchefen Patrick Head stallkollegan Nigel Mansell. Det blev ett ordkrig under två säsonger och trots att Piquet hade den bästa bilen fick han jobba hårt i fajten om VM-titeln. Poängkampen mellan Piquet och Mansell gjorde att Prost kunde vinna titeln, före Mansell och Piquet.
Piquet tog revansch 1987, då han efter tre segrar och sju andraplatser tog sin tredje och sista VM-titel. Kampen tog slut när Mansell kraschade under träning i Japan.
Därefter valde Piquet att lämna Williams för ett välbetalt jobb för Lotus-Honda. Piquet var, trots att han hade den bästa motorn 1988, chanslös mot sin landsman Ayrton Senna och Prost i McLaren och slutade sexa i mästerskapet.
Säsongen 1989 blev ännu värre för Piquet, som slutade nia i mästerskapet och många trodde att hans karriär var över. Han skrev dock på för Benetton och körde ytterligare två säsonger. Säsongen 1990 vann han två lopp och slutade trea totalt och 1991 vann han ett lopp och slutade sexa.
Hans racingkarriär tog slut när han skulle tävla i Indianapolis 5001992, men han skadade fötterna svårt i en träningskrasch.
