El anuncio de la decisión de Toyota de entrar en Fórmula Uno se realizó en enero de 1999, con una ambigua visión a largo plazo de ser capaces de luchar por el campeonato en el pináculo de los deportes de motor.

Su primer monoplaza de Fórmula Uno fue presentado el 23 de marzo de 2001 en el circuito utilizado por el equipo para sus pruebas, el Paul Ricard, situado al sur de Francia. Esto fue el punto de partida para que Mika Salo y Allan McNish llevaran a cabo un intenso programa de pruebas durante la temporada 2001. Durante el año, Toyota viajó hasta once de los diferentes circuitos donde se celebran los grandes premios, además de celebrar numerosas sesiones de pruebas en el Paul Ricard. Esto fue no solo para desarrollar el coche, sino también para conseguir hacerse a sí mismo un verdadero equipo de F1.

Cuando dio comienzo la temporada 2002, pasaron a ser debutantes de la parrilla para luchar contra otras marcas. Toyota ya había logrado victorias en otras especialidades y con la F1 esperaban ir subiendo peldaños poco a poco para estar en lo más alto lo antes posible.

Allan McNish y Mika Salo se mantuvieron como los pilotos con los que Toyota debutó en el Campeonato del Mundo de F1 la temporada anterior. Lo cierto es que esta primera campaña no fue demasiado exitosa y ambos pilotos ocuparon las últimas posiciones de la clasificación sumando tan solo dos puntos a lo largo de 2002.

Antes de la conclusión de la temporada 2002, Toyota anunciaba que prescindía de los servicios de ambos pilotos para el 2003. Olivier Panis y el vencedor de la CART 2002, Cristiano da Matta, eran los elegidos por la escudería japonesa para la campaña 2003.

Panis aportó su gran experiencia a Toyota, mientras que Da Matta ofreció su gran entusiasmo. Entre ambos sumaron un total de 16 puntos para el equipo japonés, que concluyeron en el octavo puesto de la clasificación de constructores. Panis y Da Matta repetirían en el 2004 como pilotos oficiales de Toyota, mientras que el que fuera Director Técnico de Renault, Mike Gascoyne, se incorporaba a la escudería japonesa para intentar aumentar su rendimiento.

Pero la temporada 2004 no fue lo bien que se esperaba en el seno del equipo japonés. Un año antes, Toyota había sumado 16 puntos, pero en el 2004 la escudería japonesa debía conformarse con sólo nueve. Si a ello sumamos que la pareja de pilotos oficiales no fue nada estable y que hubo otra serie de problemas en el seno del equipo, lo cierto es que Toyota no fue capaz de rendir al nivel del potencial que atesora.

Panis asumía un puesto como probador en el equipo en el 2005, mientras que la pareja oficial de pilotos era la integrada por Ralf Schumacher y Jarno Trulli. La temporada 2005 supuso un paso adelante y en la buena dirección, ya que el TF105 fue un coche efectivo desde la primera carrera de la temporada. Trulli subía tres veces al podio en las cinco primeras carreras, mientras que Schumacher conseguía otros dos podios en la segunda parte de la temporada. Finalmente Toyota sumaba 88 puntos en el Campeonato de Constructores.

Aunque el equipo había avanzado mucho en 2005, la siguiente temporada acabó siendo una gran decepción, ya que la escudería cayó al sexto puesto del campeonato. El TF106 no pudo aprovechar los neumáticos Bridgestone en la primera parte de la temporada y en la tercera carrera del campeonato el director técnico Mike Gascoyne dejaba el equipo y Luca Marmorini y Pascal Vasselon se habían cargo del motor y el chasis. En plena reestructuración interna total, el equipo acabó con un total de 35 puntos al final de la temporada, 53 menos que en 2005.

Jarno Trulli tuvo una temporada de altibajos en la que no puntuó en las ocho primeras carreeras y en la segunda mitad consiguió un puñado de puntos por posiciones bajas. Ralf Schumacher se mostró más consistente pero solo logró subir una vez al podio en el Gran Premio de Australia. En la carrera de Japón el equipo volvió a tener un buen resultado en calificación, pero fue una falsa esperanza, ya que el dúo entró en boxes antes que sus rivales y Trulli salió por delante de Schumacher y lo frenó hasta la meta. Este resultado es tipico de una decepcionante quinta temporada en Fórmula Uno para Toyota.

Bajo el liderazgo del director del equipo Tsutomu Tomita y el presidente John Howett, no hubo excesivos cambios para 2007. El equipo firmaba por tres años más a Trulli, mientras Ralf Schumacher se preparaba para iniciar el último año de los tres que tenía firmados con la escudería.

La temporada 2007 fue toda una decepción para Toyota. El equipo no acertó con el TF107 y apenas pudo puntuar en algunas carreras. Ralf Schumacher pareció estar bastante desmotivado durante toda la temporada, mientras que Trulli se mostró inconsistente. El equipo japonés finalizó sexto el Campeonato con 13 puntos, pero teniendo en cuenta los enormes recursos de la escudería, su rendimiento estuvo muy por debajo de lo esperado.

Las cosas mejoraron en 2008 con la llegada al equipo del Campeón de la GP2 2007, Timo Glock, que se convirtió en el nuevo compañero de Jarno Trulli. El equipo no pudo conseguir su ansiada primera victoria en el Mundial, pero los 56 puntos y la quinta posición en el Mundial de Constructores supusieron una importante mejoría. Con los constantes rumores de que el constructor japonés podría plantearse su continuidad en la Fórmula Uno, el 2009 se presenta como un año crítico para la escudería nipona.