Karting i niższe serie

W 2006 wygrał w Północno Meksykańskim Rotax Max Challenge. W grudniu 2006 testował w zespole Dynamic Motorsport w Formule Renault 2000.

W 2007 przeszedł do Formuły BMW USA do zespołu Team Autotecnica w samochodzie Mygale FB02 (BMW K1200RS). Na koniec sezonu został okrzyknięty debiutantem roku zajmując 2 miejsce w generalnej klasyfikacji z dorobkiem 436 punktów, 4 zwycięstw, 8 miejsc na podium, 9 pole position i 2 najszybszych okrążeń.

Rok później startował w zespole Josef Kaufmann Racing w Europejskiej Formule BMW, gdzie jeżdżąc w Mygale FB02 (BMW K1200RS) został mistrzem. Zdobył 353 punktów w 16 wyścigach, zwyciężając w 7, zajął 12 miejsc na podium, 3 razy osiągnął pole position i 9 razy najlepszy czas. W finale Formuły BMW na torze w Meksyku startował z pole position, ale zajął 3 miejsce.

Formuła Masters i Formuła 3

Pod koniec sezonu wystartował jeszcze Dallarą F307 (OPC–Challenge) w Niemieckiej Formule 3. W Międzynarodowej Formule Master w samochodzie Formula S2000 z silnikiem Hondy w zespole Trident Racing wystartował w dwóch wyścigach. W swoim pierwszym wyścigu na torze Imola zdobył 3 miejsce wyprzedzając wielu bardziej doświadczonych kierowców takich jak Michael Ammermüller (który zaliczył starty w GP2) czy Harald Schlegelmilch.

W 2009 sezon Formuły 3 Euro Series rozpoczął za kierownicą Dallary F308 z silnikiem Mercedesa w zespole ART Grand Prix.

Formuła 1

Esteban Gutiérrez podczas Grand Prix Malezji w bolidzie Sauber C32 (2013)

Od sezonu 2010 pełnił rolę kierowcy rezerwowego w zespole Sauber^[4]. 23 listopada 2012 roku zespół Sauber ogłosił, że zostanie on pełnoetatowym kierowcą teamu od sezonu 2013, wchodząc na miejsce Kamui Kobayashiego. Jego kolegą z zespołu będzie Nico Hülkenberg, którego przyjęcie ogłoszono krótko po tym, gdy podano do oficjalnej wiadomości, że rodak Estebana, Sergio Pérez, od sezonu 2013 będzie się ścigał dla teamu McLaren. W przeciągu sezonu spisywał się gorzej niż jego partner, plasując się regularnie poza czołową dziesiątką. Pierwszym udanym występem było Grand Prix Hiszpanii, kiedy to zajął jedenaste miejsce wykręcając jednocześnie najszybsze okrążenie. Pierwsze punkty zdobył w Japonii, gdzie ukończył wyścig na siódmej pozycji. W klasyfikacji generalnej został sklasyfikowany na szesnastym miejscu.

Na sezon 2014 Meksykanin przedłużył kontrakt ze szwajcarską ekipą. Tym razem jednak miał nowego partnera zespołowego – Adriana Sutila. Przez większą część sezonu utrzymywał tempo Niemca. Jednak w odróżnieniu od niego ani raz nie zdołał się zbliżyć do punktującej dziesiątki. Jego najlepszym wynikiem w sezonie była dwunasta pozycji podczas wyścigu o Grand Prix Australii. Zespół Sauber nie zdecydował się na przedłużenie z nim kontraktu na sezon 2015.

W 2016 został zaprezentowany jako kierowca wyścigowy zespołu Haas F1. Gutiérrez w ciągu całego sezonu nie zdobył ani jednego punktu i został sklasyfikowany na 21. pozycji w klasyfikacji generalnej kierowców. Jego najlepszym wynikiem była 11 lokata, którą zdobył w trakcie sezonu pięciokrotnie. W listopadzie 2016 poinformował za pośrednictwem mediów społecznościowych o opuszczeniu amerykańskiego zespołu wyścigowego. W tym samym miesiącu zespół Haas F1 poinformował, że jego miejsce zajmie Kevin Magnussen^[5].

W 2018 Gutiérrez został kierowcą testowym i rozwojowym dla zespołu Mercedes AMG Petronas^[2]

Formuła 1

Rok	Zespół	Samochód	Silnik	Wyniki w poszczególnych eliminacjach																					Punkty	Pozycja
2013	Sauber F1 Team	Sauber C32	Ferrari 056 2,4l V8	AUS	MAL	CHN	BHR	ESP	MON	KAN	GBR	DEU	HUN	BEL	ITA	SIN	KOR	JPN	IND	ABU	USA	BRA			6	16
				13	12	NU	18	11	13	20†	14	14	NU	14	13	12	11	7	15	13	13	12
2014	Sauber F1 Team	Sauber C33	Ferrari 059/3 1.6T V6	AUS	MAL	BHR	CHN	ESP	MON	KAN	AUT	GBR	DEU	HUN	BEL	ITA	SIN	JPN	RUS	USA	BRA	ABU			0	20
				12	NU	NU	16	16	NU	14†	19	NU	14	NU	15	20	NU	13	15	14	14	15
2016	Haas F1 Team	Haas VF-16	Ferrari 059/4 1.6T V6																						0	21
				NU	NU	14	17	11	11	13	16	11	16	13	11	12	13	11	NU	20	NU	19	NU	12

GP2

Rok	Zespół	Wyniki w poszczególnych eliminacjach																								Punkty	Pozycja
2011	Lotus ART	TUR	TUR	ESP	ESP	MON	MON	VAL	VAL	GBR	GBR	DEU	DEU	HUN	HUN	BEL	BEL	ITA	ITA							14	13
		NU	11	NU	12	12	NU	7	1	11	8	13	NU	NU	2	14	7	9	6
2012	Lotus GP	MAL	MAL	BHR	BHR	BHR	BHR	ESP	ESP	MON	MON	VAL	VAL	GBR	GBR	DEU	DEU	HUN	HUN	BEL	BEL	ITA	ITA	SIN	SIN	176	3
		7	2	3	2	10	4	10	7	23†	8	1	NU	1	4	10	5	8	1	11	13	9	NU	2	6

Azjatycka Seria GP2

Rok	Zespół	Wyniki w eliminacjach				Punkty	Pozycja
2011	Lotus ART	ARE	ARE	ITA	ITA	3	11
		NU	12	11	4

GP3

Rok	Zespół	Wyniki w poszczególnych eliminacjach																Punkty	Pozycja
2010	ART Grand Prix	ESP	ESP	TUR	TUR	VAL	VAL	GBR	GBR	DEU	DEU	HUN	HUN	BEL	BEL	ITA	ITA	88	1
		3	3	1	7	1	7	1	3	4	1	2	5	16	7	1	NU