Heikki Kovalainen si mise in evidenza in ambito internazionale vincendo la corsa dei campioni nel dicembre 2004, battendo nell'occasione Sébastien Loeb sulla sua WRC nella sfida finale.

Il finlandese si costruì nel karting prima di passare nel 2001 alla Formula Renault britannica. L'anno seguente ottenne cinque vittorie nella F3 britannica giungendo terzo in campionato e raggiungendo il programma di sviluppo piloti della Renault.

Nel 2003 passò alle World Series by Nissan (adesso World Series by Renault) piazzandosi secondo in campionato, prima di conquistare il titolo l'anno seguente. Dopo il suo successo allo Stade de France a fine stagione, raggiunse la Arden International per correre nel GP2.

Dopo un grande avvio di stagione, Kovalainen perse la corsa al titolo contro Nico Rosberg. Ma, sotto la guida di Flavio Briatore e della Renault, Heikki fu molto impegnato nelle prove con la squadra campione del mondo.

Nel 2006 Kovalainen ha proseguito la sua attività di collaudatore per la Renault. Con Alonso in partenza per la McLaren, la squadra non ha perso tempo prima di annunciare Kovalainen come compagno di squadra di Giancarlo Fisichella per il 2007.

I primi cinque Gran Premi si sono rivelati molto difficili per lui, ma la gara di Montreal è stata per Heikki l'occasione di voltare pagina. Dopo delle libere e delle qualifiche complesse segnate da numerosi errori, il finlandese ha conquistato un bel quarto posto in gara. Tuttavia, la Renault aveva da tempo in mente di far tornare all'ovile Alonso e non volendo recitare un secondo ruolo, Heikki, grazie alle prestazioni della seconda parte di stagione, ha convinto la McLaren ad offrirgli una chance e nel 2008 affiancherà quindi Hamilton in seno al team di Woking.