Hijo del tricampeón del mundo del mismo nombre, Nelson Piquet inició su carrera en los círculos del karting en Brasil antes de pasar al campeonato de F3 Sudamericano en 2001, terminando quinto en su primera media temporada de competición. El título llegó en 2002 y entonces Piquet se trasladó a Gran Bretaña, con 17 años, para competir en la F3 británica.

Con su propio equipo en la F3 británica, Piquet terminó en una sólida tercera posición en 2003 después de lograr seis victorias. Realizó entonces un test con BMW Williams y en 2004 ganó el título de F3 en Gran Bretaña con otras seis victorias y más kilómetros con WilliamsF1.

Piquet probó con el equipo Honda F1 en 2005, además de competir en el primer campeonato de GP2. La temporada fue dura para Piquet, ya que los problemas de fiabilidad le impidieron conseguir buenos resultados, aunque una victoria en Spa Francorchamps le permitió demostrar su habilidad.

Después participó en varias carreras del campeonato A1GP, donde Piquet logró una doble victoria en Brands Hatch para el A1 Team Brazil dirigido por Emerson Fittipaldi. Piquet volvió a competir en GP2 en 2006 y protagonizó una dura lucha con Lewis Hamilton por el campeonato.

Para la última carrera de la temporada en Monza, Piquet ya había llegado a un acuerdo para ser piloto de pruebas con el campeón del mundo Renault. Piquet probó con Renault por primera vez en septiembre de 2006 y durante toda la temporada 2007 estuvo acumulando kilómetros de pruebas con el equipo francés.

Con Fernando Alonso de nuevo en Renault y como indiscutible número uno, Heikki Kovalainen tuvo claro que no lo interesaba seguir en la escudería francesa como número dos. Eso le abría las puertas a Piquet, que en 2008 hacía su debut en el Mundial de Fórmula Uno como nuevo compañero de Fernando Alonso.

Visto ahora con perspectiva, es posible que el año que pasó Piquet como piloto de pruebas y apartado de la competición perjudicó al joven piloto brasileño en su primer año en la Fórmula Uno, donde le costó adaptarse a la categoría. Ser compañero de Fernando Alonso nunca es fácil y Piquet lo acusó. Pero a medida que la temporada fue avanzando, el brasileño superó sus problemas iniciales y sus constantes abandonos por accidente o avería, y mejoró sus resultados, entre el que destaca su segunda posición en el Gran Premio de Alemania.

El resultado de Hockenheim fue el mejor de su temporada de debut, aunque su actuación en Japón y China también fue excelente, aunque los resultados no lo reflejaron así. Piquet seguirá en Renault en 2009 y debería seguir incrementando su rendimiento para convertirse en un activo valioso para el equipo francés.