За първи път сяда в картинг на 3 годишна възраст, на 7 идва и първата му победа, а на 13 и първата му титла на Испания, когато през 1988 г. започва да се състезава в картинг шампионати.
* 1989 – 1998 — състезава се в картинг, става трикратен шампион на Испания и световен шампион по картинг за 1996 г.
* 1999 г. — шампион в сериите Формула Евро Оупън - Нисан с девет пол позишъна и 6 победи.
* 2000 г. — става 4-ти във Формула 3000.
Формула 1
През 2000 г. Алонсо става тест-пилот на Минарди, докато се състезава във Формула 3000. Дебютът му във Формула 1 е в Гран При на Австралия през 2001 г., където кара за екипа на Минарди, а съотборник му е ветеранът Тасо Маркес. Следват впечатляващи прояви, през следващия сезон той обаче решава да не се състезава, а да се концентрира върху задачите си на тест-пилот в Рено, какъвто става през 2002, а през 2003 г. си заслужва мястото на титулярен пилот, а скоро идва и първата му победа — в Гран при на Унгария, както и едно второ и две трети места. Завършва на 6-то място в генералното класиране. През сезон 2004 започва добре с 3-тото място в Австралия, но трябва да изчака до средата на сезона, за да се качи отново на подиума. Това се случва в Гран При на Франция на Маникур, където той завоюва второто място. Подиуми следват и на Хокенхайм, и на Хунгароринг, но на Алонсо така и не се отдава да спечели победа през 2004-та.
Следващият сезон обаче потръгва добре за младия испанец. Седемте му победи, четири втори места, три трети и едно четвърто му донасят титлата и Фернандо Алонсо става най-младия Световен шампион във Формула 1, като с това подобрява дълго задържалия се рекорд на Емерсон Фитипалди. Фернандо побеждава прекия си конкурент в борбата за титлата Кими Райконен с цели 21 т. Представянето на Алонсо носи и първата конструкторска титла за отбора му - Рено, ето защо обявеното през декември 2005-та преминаване на испанеца в Макларън Мерцедес от сезон 2007 шокира света на Формула 1.
През последния си сезон в отбора на Рено Алонсо постига 6 победи в първите си 9 състезания. Той печели Гранд При на Бахрейн, Австралия, Испания, Монако, Великобритания и Канада. Испанецът изглежда като сигурен шампион, но финалната атака на Михаел Шумахер и Ферари оставят борбата напрегната до финала на сезона. Следва нова победа за Алонсо в предпоследното състезание за сезона - Гран При на Япония, а на следващото състезание - Гранд При на Бразилия той става двукратен световен шампион, а отборът му Рено става шампион при конструкторите за втори път.
От началото на 2007 година Алонсо е пилот на МакЛарън Мерцедес на мястото на Кими Райконен, който се състезава за Ферари. На Гран При на Малайзия, второто състезание на Алонсо като пилот на МакЛарън, той печели и първата си победа за новия отбор. Втората си победа Фернандо печели в Гран При на Монако, като тръгва от полпозишън и прави най-бърза обиколка. Третата му победа идва на Гран При на Европа на пистата Нюрбургринг, където Алонсо се движи втори почти до края на състезанието, но завалява дъжд и испанецът успява да изпревари Фелипе Маса броени обиколки преди края и по този начин да си осигури победата. Четвъртата и последна за сезона победа идва на традиционно удобната за Ферари писта - Монца в Италия, където Алонсо безпроблемно спечелва и първата позиция, и победата, и отбелязва най-бърза обиколка. Испанецът завършва сезон 2007 със 109 точки, които му отреждат трето място в генералното класиране, само на 1 точка от шампиона за сезона - Кими Райконен (110 точки) и с равен брой точки с втория - съотборникът му Луис Хамилтън.На 2 ноември 2007 г. Фернандо Алонсо прекратява договора си с Макларън-Мерцедес, a по-късно обявява, че се завръща в Рено, където съотборник му е Нелсън Пикет младши.