Suomis debiutavo Formulės 1 lenktynėse2007 metaisRenault ekipoje. Nuo2008 metų sezono jis atstovavoMcLaren komandai, būdamasLewis Hamiltono komandos draugas. Su komanda jis turėjo kontraktą visam2009 metų sezonui. Šiuo metu Kovalainen atstovaujaLotus ekipai. Jis tapo 100-tuoju lenktynininku, pelniusiu pergalę Formulės 1 istorijoje.
Suomis savo profesionalo karjerą pradėjoDidžiosios Britanijos Formula Renault čempionate2001 metais, iš karto po to, kai kitas suomisKimi Raikkonenas laimėjęs šį čempionatą pradėjo savo karjerą Formulėje 1 suSauber ekipa.
Pirmajame savo sezone Heikkis pelnė dvi pergales ir baigė sezoną 5 vietoje.2002 metais jis perėjo į aukštesnį Didžiosios Britanijos Formula 3 čempionatą, kuriame savo pergalių skaičių padidino iki 5, to jam užteko sezoną baigti 3 vietoje.
2003 metais suomis perėjo į World Series by Nissan čempionatą. Pirmajame sezone jis pelnė vos vieną pergalę, tačiau2004 metais, jų pelnęs 6, jis tapo čempionu.
2005 metais Kovalainenas perėjo į GP2 čempionatą, vadinamą tiltu į Formulę 1. Suomis laimėjo patį pirmąjį GP, tačiau kovoje dėl čempiono titulo susigrūmė suNico Rosbergu ir jam pralaimėjęs 15 taškų liko antras.
2007 metais išRenault ekipos pasitraukus du kartus čempionuiFernando Alonso, į jo vietą atėjo Heikki Kovalainenas. Pirmose savo lenktynėse Australijoje jis finišavo tik 10 vietoje, tačiau vėliau savo rezultatus tik gerino. Su Renault ekipa jis pasiekė aukščiausią sezone antrąją vietą bei pelnė 30 taškų – sezoną baigdamas 7 vietoje.
2007 m. pabaigoje buvo paskelbta, jog Heikkis pereina įMcLaren ekipą, o iš pastarosios į Renault grįžta Alonso. Naujasis Heikkio komandos draugas tapo britasLewis Hamiltonas.
Su McLaren ekipa2008 metų sezone suomis pasiekė tris podiumus, o iš jų pelnė ir pirmąją savo pergalę –Vengrijos GP metu. Sezoną suomis baigė turėdamas 53 taškus bei užimdamas galutinę 7 vietą.