Кар'єру гонщика Феттель розпочав із картингу в 1995 році. Став володарем декількох чемпіонських титулів, до прикладу, Junior Monaco Kart Cup (2001). У 2003 році перейшов до серії болідів із відкритими колесами, а роком пізніше розгромив суперників у німецькій Формулі-BMW, вигравши 18 гонок із 20. У 2005 році виступав за команду ASL Mucke Motorsport в Євросерії Формули-3, закінчивши сезон на п'ятій позиції з 64 очками й отримавши звання «новачок року». Він не зумів перемогти в гонці, проте це багато чим пов'язане з домінуванням Люїса Хемілтона. Одначе як нагороду за успіхи у Формулі-BMW Феттель отримав шанс протестувати болід Формули-1 Williams FW27, сталося це 27 вересня 2005 року. Згодом Себастьбян брав участь у тестах команди BMW-Sauber.
Сезон 2006 року в Євросерії Формули-3 Феттель завершив на 2-му місці, поступившись напарнику по команді Полу ді Ресті. Також він дебютував у Світовій Серії Renault на етапі в Мізано, ставши переможцем після дискваліфікації Пастора Мальдонадо. Проте вже на наступному етапі в Спа Феттель ледь не втратив палець під час аварії. Очікувалося, що Феттель вибуде з гонок на тривалий час, проте вже за тиждень він узяв участь у Формулі-3 Мастерс на трасі Зандвоорт, фінішувавши шостим. Окрім цього Себастіан встановив третій найкращий час на колі, чим дуже здивував власника команди ASM Фредеріка Вассеура: «Звичайно, я був вражений, оскільки був певний того, що він не зможе взяти участь! Та він продемонстрував хороший час на практиках. Я не впевнений, чи він готовий на 100 відсотків, але я знаю, що ми будемо конкурентоспроможними наступного етапу Євросерії Формули-3 в Нюрбургринзі — це найголовніше».
Починаючи з Гран-прі Туреччини 2006 року Феттель отримав статус третього пілота BMW Sauber. Вже на другій вільній практиці Себастіан як тестер продемонстрував найшвидший час на колі. Ще раз німець здивував усіх на Гран-прі Італії 2006 року, встановивши абсолютно найкращий час під час п'ятничних практик.
У 2007 році Себастьян продовжив виступи у Світовій Серії Renault, де очолював загальний залік на момент дебюту в Формулі-1 під час Гран-прі США.