Všechno začalo domácky vyrobenou motokárou o výkonu jedné koňské síly, poháněnou motorem ze sekačky na trávu, kterou postavil Ayrtonův otec. Do svého prvního závodu motokár nastoupil ve třinácti letech a v roce 1977 vyhrál motokárové mistrovství Jižní Ameriky. V roce 1981 odjel do Velké Británie, kde v týmu van Diemen dvakrát vyhrál britské mistrovství Formule Ford 1600. Poté se vrátil do rodné Brazílie, aby pracoval se svým otcem – dokud ovšem nedostal nabídku z Formule Ford 2000. Vrátil se do Anglie a vyhrál v této sérii dva tituly.
Postupně sbíral další úspěchy: v roce 1983 vyhrál britské mistrovství v F3 s týmem West Surrey Racing a v listopadu závod F3 v Macau, kde jel za Theodore Racing. V F1 Ayrton testoval u mnoha týmů, včetně Lotusu, ale jejich sponzor ho nechtěl; šance byla v Brabhamu pod Berniem Ecclestonem, ale ti se nakonec rozhodli pro Roberta Morena. Zbýval Toleman-Hart, takže se k nim Ayrton v roce 1984 přidal.
Senna poprvé ohromil svět ve Velké ceně Monaka. Startoval sice až ze třinácté pozice, ale ani silný déšť mu nezabránil dostat se až za vedoucího Alaina Prosta s McLarenem. 24 letý mladík měl možná i na vítězství, ale závod byl z důvodu údajně příliš nebezpečných podmínek předčasně ukončen, takže vítězství připadlo Prostovi.
V roce 1985 Senna putoval do Lotusu, kam se ho vehementně snažil získat Peter Warr, což se mu nakonec podařilo. Tehdy Brazilec začal skutečně prokazovat svoji velikost. Ve velké ceně Portugalska získal pole position, v závodě předvedl perfektní kontrolu auta v silném dešti a zvítězil s neskutečným, více než minutovým náskokem. Na konci sezony z toho bylo čtvrté místo, což byl s ne příliš dobrým autem velmi slušný výsledek.
Ani v další sezoně nebyly Lotusy spolehlivé. Alespoň v polovině závodů sezony Senna startoval z první pozice. Byly z toho však jen výhry ve Španělsku a USA. V roce 1987 vyhrál s týmem Honda v Monaku a USA, ale na konci sezony se po třech letech se špatnými auty připojil k McLarenu.
A tady začala válka mezi ním a Alainem Prostem. Jejich vztah se vyostřil zejména po tom, co Senna Prosta zablokoval při Velké ceně Portugalska, aby mu zabránil v předjetí, a Prost málem v rychlosti 180mp/h skončil ve zdi. Oba měli na kontě sedm výher, když se seriál F1 přesunul do Suzuky, kde Senna po problémech na startu, po kterých se propadl až na šestnácté místo, dokázal závod vyhrát a tím také celé mistrovství světa.
Nic se nezměnilo ani v roce 1989, jejich vztah se spíš ještě zhoršil – často si šli po krku. Alain toho měl dost a už v průběhu sezony oznámil, že po posledním závodě končí. Ayrton vyhrál stylem start cíl v San Marinu, Monaku a Mexiku, plus další tři závody.
V předposledním závodě v Japonsku potřeboval další výhru, aby si udržel šanci na titul i v závěrečné kapitole seriálu v Austrálii. Nezbývalo mu nic jiného, než ke konci závodu zkusit vedoucího Prosta předjet, nebo vyloučit. Po kolizi obou aut Prost odstoupil, ale Sennovi pořadatelé pomohli vrátit se do závodu. Dojel si pro kýžené první místo, ale po závodě byl diskvalifikován, a titul získal Francouz.
Následující rok se lámal chléb opět v Suzuce. Prost již v barvách Ferrari s jejich 641 a proti němu Senna s McLarenem MP4/5 B. Ayrton získal pole position, ale nejlépe odstartoval Prost. Hned v první zatáčce si chtěl vzít vedení zpět, ale byla z toho další kolize, jednoznačně zaviněná Sennou, která tentokrát znamenala konec pro oba. Senna tak získal druhý titul.
V roce 1991 Ayrton jezdil s McLarenem MP4/6-Honda. O kvalitách auta sice přesvědčen nebyl, ale přesto vyhrál první čtyři závody sezony, přidal ještě další tři a stal se nejmladším jezdcem, který kdy v F1 dokázal získat tři tituly.
Ani v další sezoně McLareny nebyly nejlepší, ale Senna si přesto dokázal připsat vítězství v Monaku, Maďarsku a Itálii. Na boj o titul to ale nestačilo.
Po dlouhých spekulacích nakonec Senna zůstal v McLarenu i v další sezoně 1993. Honda odešla z F1, McLarenu se nepodařilo získat V10 od Renaultu, takže auta dostala zastaralý motor Ford V8. Ayrton se s týmem dohodl, že s autem zkusí Velkou cenu v Jižní Africe a uvidí se, jak bude vypadat. Dojel druhý, rozhodl se tedy zůstat. Vyhrál další závod v Brazílii a poté předvedl neskutečný výkon při Velké ceně Evropy na Doningtonu, kde v silném dešti předjel po startu z pátého místa v prvním kole všechny čtyři soupeře před ním. Pokračoval výhrami v Japonsku, Monaku a Austrálii. Alain Prost s Williamsem však na něj byl přesto příliš a Senna bral druhé místo.
Ayrton se pro další sezonu přidal k Williams-Renault za královský plat 1 milion dolarů za závod. V sezoně to vypadalo všelijak. V Brazílii Ayrton získal pole position, ale ztratil čas v boxech, vrátil se do závodu, ale vyjel z trati. Při pacifické VC v Aidě opět startoval z pole, ale zezadu do něj narazil Mika Häkkinen s McLarenem a následně ho trefilo i Ferrari Nicoly Lariniho.
Ve velké ceně San Marina 1. května 1994 v Imole jel Senna na prvním místě, když přijel rychlostí kolem 200 mp/h do zatáčky Tamburello, ze které auto v vyjelo rovně a narazilo do bariéry. Při nárazu trefil závěs utrženého předního kola Sennu do hlavy a ten krátce po převozu do nemocnice v Bologni zemřel.
Brazilská vláda ohlásila třídenní státní smutek a jeho tělo bylo dopraveno do Sao Paula, kde se s ním přišly rozloučit miliony lidí. Jeho hrob je stále jedním z nejnavštěvovanějších na světě.
Prostřednictvím své nadace, kterou projednával se svojí sestrou Viviane před svou tragickou smrtí, je však Senna stále aktivní. Projektu, který pomáhá dětem z chudších rodin k rozvinutí jejich potenciálu, se podařily získat desítky milionů dolarů.
