El equipo donde debutó en la Fórmula 1 Ayrton fue Toleman en 1984, para después competir desde 1985 hasta 1987 en Lotus, desde 1988 hasta 1993 en McLaren y en 1994 en Williams.
Su primer podio fue en el Gran Premio de Mónaco de 1984, bajo una intensísima lluvia. Ayrton partió desde la decimotercera posición en la parrilla y logró alcanzar la segunda posición detrás de Alain Prost en una carrera atípica que solo duró 31 vueltas. El propio Alain Prost confesó en esa carrera que si hubiese llegado Ayrton a alcanzar su coche, éste le hubiese dejado pasar, ya que Ayrton ese año no tenía opciones de disputar el mundial.
En 1985 partió hacia Lotus donde logró 6 victorias en 3 años, y luchó por el campeonato en 1987 gracias a Satoru Nakajima, que bloqueaba los coches que le querían adelantar, y a veces, este presionaba a los Williams tanto cuando era doblado, como cuando iba por delante de ellos. A pesar de los grandes esfuerzos del equipo, perdió el campeonato en Jerez. Curiosamente Satoru Nakajima ha sido uno de sus mejores amigos en la Fórmula 1, se respetaban mucho.
Ganó su primera carrera en 1985 en el Circuito de Estoril, en Portugal, bajo una lluvia torrencial, cuando militaba en el equipo Lotus. Esta victoria dejaría claro que Senna era todo un especialista en correr bajo lluvia. Él mismo era capaz de correr en suelo mojado con neumáticos de seco, como se demostró en el Gran Premio de Bélgica de 1992.
Senna también demostró la falta de piedad en la pista con sus rivales, como ocurrió en el Gran Premio de Japón de 1990 donde golpeó el coche de Alain Prost, quedando los dos pilotos fuera de carrera. Un año antes en 1989, en este mismo circuito, también habían colisionado, en la curva Casio, Senna intentaba adelantar a Prost y los dos monoplazas colisionaron. Prost se retiró de la carrera pero Senna continuó, adelantó a Nanini y se alzó con la victoria para posteriormente ser descalificado por el director de la prueba debido a que después del choque se saltó la chicana.
A pesar de esto, Ayrton Senna es considerado como uno de los pilotos con más talento, inteligente y carismático de la historia del automovilismo. Pocos pilotos en la Fórmula 1 pudieron establecer una relación tan estrechamente íntima, personal y cercana con sus coches de carreras.
Prueba clara de ello fue el Gran Premio de Europa de 1993 disputado en el circuito de Donington Park bajo lluvia, en el que Senna partía de la 2ª fila, y en el que adelantó a cuatro coches que le precedían en la primera vuelta a bordo del Mclaren MP4/8 y rebasando a pilotos como Michael Schumacher, Damon Hill o al campeón de aquella temporada, Alain Prost. En aquella carrera Senna dobló a todos los pilotos excepto a Damon Hill.
