Hijo del ex piloto de Fórmula Uno Satoru, Kazuki Nakajima consigue llegar a la Fórmula Uno de la mano de Williams Toyota en 2007 en el puesto de piloto de pruebas.

Bajo la mirada vigilante de su padre, Nakajima se convirtió en campeón de karting en Suzuka Formula ICA a la edad de 14 años antes de pasar a formar parte del Programa de Jóvenes pilotos de Toyota.

En 2003 Nakajima compitió en Formula Toyota en Japón, consiguiendo el título antes de acabar primero quinto y luego segundo en la F3 de Japón en 2004 y 2005.

En 2006 pasó a la Formula 3 Euroseries con Manor Motorsport, donde Nakajima acabó la temporada en séptima posición. Sin embargo, con Toyota como nuevo proveedor de motores del equipo Williams en 2007, eso le permitió a Nakajima conseguir el puesto de piloto de pruebas.

Los más que discretos resultados de Alex Wurz a lo largo de toda la temporada 2007 provocaron que Williams le diera la oportunidad a Nakajima de hacer su debut en un Gran Premio de Fórmula Uno en la última carrera de la temporada, en Brasil. Nakajima finalizó en 19ª posición la sesión de calificación y a pesar de tener problemas en una de sus paradas en boxes, concluyó el Gran Premio de Brasil 2007 en décima posición.

El piloto japonés consiguió un puesto oficial con Williams en 2008 junto a Nico Rosberg y a pesar de algún error de novato, realizó una temporada impresionante en la que pudo presionar a su compañero, mucho más experimentado.

Nakajima consiguió nueve puntos y acabó la temporada 15º. Seguirá con el equipo en 2009.