Nascido na capital paulista, filho de um rico empresário brasileiro, logo interessou-se por automóveis. Incentivado pelo pai, um entusiasta das competições automobilísticas, ganhou o seu primeiro kart, feito pelo próprio pai (Sr. Milton), aos quatro anos de idade, e que tinha um motor de máquina de cortar relva. A habilidade do garoto na condução do novo brinquedo impressionou a família. Aos nove anos, já conduzia jipes pelas precárias estradas existentes no interior das propriedades do pai.

Começou a competir oficialmente nas provas de kart aos treze anos. Depois de terminar como segundo colocado em várias ocasiões, em 1977 ganhou o Campeonato Sulamericano de Kart.

Em 1981 começou a competir na Europa, ganhando o campeonato inglês de Fórmula Ford 1600 e foi campeão europeu e britânico de Fórmula 2000 no ano seguinte. Nessa época adotou o nome de solteira da mãe, Senna, pois Silva é um nome bastante comum no Brasil.

Em 1983, Senna ganhou o campeonato inglês de Fórmula 3, depois de muita luta e, muitas vezes controversa, batalha com Martin Brundle. Também triunfou no prestigioso Grande Prêmio de Macau pela Teddy Yip's Theodore Racing Team, diretamente relacionado à equipe que o conduziu à F3 britânica.

Neste último campeonato, após várias vitórias em Silverstone, a imprensa inglesa especializada chegou a chamar o circuito de Silvastone em homenagem a Ayrton.

Fórmula 1
Senna atraiu a atenção de diversas equipes de Fórmula 1 como Williams, McLaren, Brabham e Toleman. Seu compatriota brasileiro, Nelson Piquet, se opôs à sua contratação pela Brabham e, das três remanescentes, apenas a pequena Toleman ofereceu a ele um carro para disputar o ano de 1984.

Senna era um grande piloto, especialmente nos treinos de qualificação, com o recorde de 65 poles em 161 corridas. Esse recorde permaneceu por 12 anos depois de sua morte, até que Michael Schumacher passou essa marca quando conquistou a pole no GP de San Marino de 2006, sua 236ª corrida.
Uma importante marca de Senna, que ainda não foi superada, é o número de vitórias no complicado circuito de rua de Mônaco, onde venceu por seis vezes, sendo cinco consecutivas: de 1989 a 1993.
Durante uma apresentação de uma turnê na Austrália, em 1993, a cantora Tina Turner chamou o piloto ao palco e disse que ele era "the best" (o melhor) e, então, Tina cantou a canção Simply the Best (Simplesmente o Melhor), referindo-se ao piloto, que declarou ser fã da cantora.
Na F1, a corrida sob chuva é considerada um grande equalizador de carros; isto é, o piloto é quem faz a diferença. A velocidade é reduzida e a eventual superioridade de potência também fica em segundo plano. A chuva exige grande esforço e habilidade do piloto em controlar o carro. Senna era, sem dúvida, o melhor de todos sob essas condições.

Uma de suas táticas era de, logo no início da chuva, não trocar os pneus pelos de chuva, — a época, chamados de pneu biscoito (com sulcos) — mas manter-se correndo com pneus slick (lisos). Com isso, apesar de ser muito mais difícil manter o carro na pista, freqüentemente Senna ganhava preciosos segundos à frente dos demais competidores, porque a maioria deles parava nos boxes para troca de pneus.

O GP de Mônaco de 1984 marcou a habilidade de Senna nas pistas molhadas.