Дженсон Баттон начал свою карьеру в сезоне 2000 года, выступая за команду Williams, второй свой сезон провёл в команде Benetton, который в 2002 году был приобретён концерном Renault и получил новое имя — Renault F1. После двух лет в команде из Энстоуна, он перешёл в BAR, которая впоследствии была куплена и переименована в Honda. Баттон выиграл свой первый Гран-при в Венгрии 6 августа 2006 года, после 13 гонок за свою новую команду.
После ухода Honda из Формулы-1 в декабре 2008 года, он остался без команды на сезон-2009, пока Росс Браун не выкупил долю команды в феврале 2009 года, после чего Баттон оказался за рулём конкурентоспособного болида, оборудованного мотором Mercedes. Он одержал шесть побед в первых семи гонках сезона-2009, повторив рекорд двух других пилотов: Михаэля Шумахера и Джима Кларка. На Гран-при Бразилии, он набрал достаточный отрыв по очкам, обеспечив себе чемпионский титул, а команде Brawn GP — Кубок конструкторов в её единственный сезон.
Баттон обучался в селвудской средней школе, а затем во фромском общинном колледже. Он сын Симон Лионс и бывшего гонщика ралли-кроссов Джона Баттона из Лондона (в 1970-х был известен в Великобритании под прозвищем Колорадский жук из-за его машины Volkswagen Beetle, лучшими результатами которого стали вторые места в чемпионата «Embassy/RAC-MSA British Rallycross» и «TEAC/Lydden Rallycross» в 1976 году). Родители Дженсона развелись, а ещё у него есть три старших сестры.
Баттон начал заниматься картингом в возрасте восьми лет, после того как отец купил ему его первый карт и у Дженсона выдалось необычайно успешное начало карьеры. Он выиграл все 34 гонки 1991 британского чемпионата по картингу, наряду с титулом. Его успехи продолжились, включая триумфальное выступление в открытом чемпионате Великобритании по картингу. В 1997 году он стал самым молодым гонщиком в истории из тех кому удавалось выиграть европейски чемпионат «Супер-А», а также Кубок, посвящённый памяти Айртона Сенны, готовясь сесть за руль болида.
В 18 лет Баттон принимает участие в «Британской Формуле-Форд» с командой Haywood Racing и выигрывает титул с девятью победами. Также он был триумфатором Фестиваля Формулы-Форд в Брэндс-Хэтче, опередив будущего победителя гонки «500 миль Индианаполиса» Дэна Уэлдона. В конце 1998 года он стал лауреатом ежегодной премии «McLaren Autosport BRDC Young Driver Award». Частью этой награды являлись тесты болида McLaren, которые он провёл в конце следующего года. Его увидел весь паддок Формулы-1, а репортёр встретил разговаривающих Баттона и Росса Брауна, который сказал Дженсону: «Надеюсь, увидеть Вас снова», на что молодой британец ответил: «Вы ещё меня увидите».
Баттон перешёл в Британскую Формулу-3 в 1999 году, где он выступал с командой Promatecme. Он побеждал три раза: в Тракстоне, Пембри и Сильверстоуне, и завершил сезон в качестве лучшего новичка. Он был третьим в чемпионате, проиграв лишь Марку Хайнсу и Лучано Бурти, а также финишировал пятым и вторым соответственно во внезачётных гонках «Формула-3 Мастерс» и «Гран-при Макао» (отстал на 0.035 секунды от Даррена Мэннинга).
В конце 1999 года Баттон провёл призовые тесты за McLaren в Сильверстоуне, а также тестировал болид команды Prost. Вакантным было место в команде Williams, в связи с уходом Алессандро Дзанарди. Фрэнк Уильямс организовал соревнование за это место между Баттоном и пилотом Международной Формулы-3000 Бруно Жункейрой. Место выиграл Баттон, но об этом он узнал лишь за пятнадцать минут до презентации болида.
В первой гонке сезона, на Гран-при Австралии, он мог заработать очки, но сошёл из-за отказа двигателя. Его лучшая квалификация сезона прошла на автодроме Спа-Франкоршам, где он квалифицировался третьим и финишировал пятым. Он совершал несколько ошибок по ходу сезона, самой заметной из которых была в Монце. Когда машина безопасности покинула трассу, он, вместо того, чтобы притормозить (для того, чтобы отпустить автомобиль безопасности), ускорился и врезался в защитный барьер. Он завершил сезон на восьмой позиции зачёта пилотов и проиграл более опытному напарнику Ральфу Шумахеру, который набрал 24 очка против 12 у Баттона. К концу сезона уровень выступлений Баттона улучшился, в особенности на подсыхающих трассах в Хоккенхайме и Индианаполисе, а также на одной из самых сложных трасс чемпионата — Судзуке.
В 2001 несмотря на контракт с Williams, Баттон стал пилотом команды Benetton, которая была куплена концерном Renault. Сезон выдался невыразительным; несмотря на обещания что болид будет конкурентоспособным, он оказался медленным, а сам Баттон был разгромлен напарником Джанкарло Физикеллой. Лучшим результатом британца стало пятое место на Гран-при Германии, которое дало ему разочаровывающее семнадцатое место в личном счёте. Из-за такой пропасти проигрыша перед напарником он получил кличку «плейбой» от британской прессы.
В 2002 Renault переименовало Benetton в Renault F1. Хотя его напарник Ярно Трулли часто опережал британца в квалификации, у Баттона был более высокий темп в гонках. Он был близок к третьему месту (и своему первому подиуму) на Гран-при Малайзии, но на последнем круге его обогнал Михаэль Шумахер и в итоге он финишировал четвёртым. На Гран-при Бразилии у Баттона было ещё одно четвёртое место и завершил сезон на седьмой позиции зачёта пилотов, опередив напарника на десять очков.
Для сезона-2003, руководитель команды Renault Флавио Бриаторе заменил Баттона на Фернандо Алонсо, который был тест-пилотом команды. Несмотря на «огромные протесты» , Бриаторе заявил: «время покажет если я ошибаюсь». В 2005 Алонсо стал победителем зачёта пилотов с Renault, в то время как ещё ни разу не одерживал победы и был вовлечён во второй контрактный спор за два года. Газета The Times процитировала следующие слова Бриаторе: «Дженсон прекрасный пилот, но у него слишком много контрактов и других отвлекающих от гонок вещей.»
После ухода из Renault, в начале 2003 года Баттон присоединился к команде BAR, где он стал напарником бывшего чемпиона мира — Жака Вильнёва. С ходом сезона Дженсон прибавлял в квалификациях и в гонках. Лучшим результатом сезона стало четвёртое место в Австрии. Однако не обошлось без проблем, он попал в тяжёлую аварию в ходе субботней сессии свободных заездов в Монако, и из-за этого ему пришлось пропустить гонку и следующую тестовую сессию в Монце. Но к концу сезона положение вещей улучшилось и на Гран-при США, Баттон впервые лидировал в гонке. Он завершил этот год девятым, опередив более опытного напарника на одиннадцать очков.
В 2004 году Баттон и BAR-Honda добились значительного прогресса, команда завершила сезон второй в кубке конструкторов. Баттон впервые поднялся на подиум, приехав третьим на финиш Гран-при Малайзии. Всего за сезон он побывал на подиуме девять раз. Баттон и BAR завоевали свою первую поул-позицию в апреле на Гран-при Сан-Марино, в котором он финишировал вторым. В итоговом зачёте Баттон занял третье место (лучшее в карьере на тот момент) с 85 очками, уступив лишь двум доминировавшим пилотам Ferrari.
Несмотря на свой успех с BAR, 5 августа 2004 года Баттон заявил о том что заключил двухлетний контракт с Williams, разжигая новый контрактный конфликт. Руководитель BAR Дэвид Ричардс отстаивал права на пилота, хотя Фрэнк Уильямс утверждал что переход законен. 16 октября в Милане прошло слушание Совета по контролю за исполнением контрактных обязательств FIA, где определилось положение дел Баттона в 2005 году, заключающееся в том что его он проведёт с командой BAR-Honda.
Незавидным образом начался сезон 2005 года. На Гран-при Сан-Марино команда была дисквалифицирована. Глава технической группы FIA Джо Бауэр обнаружил дополнительный резервуар в топливном баке, позволявший весить болиду больше необходимого минимума, несмотря на то что в ходе гонки машина весила легче и не соответствовала регламенту. Нарушение правил привело к запрету на выступление в двух следующих гонках, которое позволило Баттону дебютировать в качестве комментатора на канале ITV Sport в Монако. Баттон завоевал вторую поул-позицию в Монреале. Однако, он плохо стартовал и врезался в «стену чемпионов» на 46 круге, находясь на третьей позиции. Несмотря на то что за первую половину сезона он не смог набрать очков, положение дел улучшилось в конце сезона. После финиша на четвёртой позиции во Франции, Баттону досталось второе место на старте (после штрафа Кими Райкконена) домашнем Гран-при в Сильверстоуне. Но он слабо провёл старт и вкупе с плохим темпом финишировал лишь пятым. Баттон с завидной постоянностью показывал хорошие результаты в Хоккенхайме и 2005 год не стал исключением. Он квалифицировался вторым на Гран-при Германии и финишировал третьим, впервые в сезоне попав на подиум.
В 2005 Баттон снова стал предметом контрактного конфликта. 21 сентября 2005 года команда BAR подтвердила что Баттон проведёт с ними сезон 2006 года (выкупив контракт у Williams за 30 миллинов долларов), где он стал партнёром экс-пилота Ferrari Рубенса Баррикелло.
В октябре 2005 команда BAR—Honda была выкуплена концерном Honda и стала полностью заводской командой, сменив название на Honda Racing F1 Team. В сезоне 2006 года были взлёты и падения — Баттон невыразительно провёл домашний Гран-при, но одержал первую для себя победу в Венгрии.
Первая часть сезона оказалась трудной: на первом этапе он заработал пять очков за четвёртое место и финишировал на подиуме в Малайзии. В Австралии, он взял свой третий поул, но в первом повороте его обошли Фернандо Алонсо и Кими Райкконен после ухода с трассы автомобиля безопасности он шёл пятым, пока его двигатель не взорвался в последнем повороте последнего круга. Британец остановился неподалёку от финишной черты чтобы избежать штрафа за смену мотора. На своей домашней гонке в Сильверстоуне он квалифицировался девятнадцатым из-за потери времени на взвешивании болида, а команде не смогла вовремя возвратить его на трассу. Гонка также прошла не самым удачным образом для британца, его развернуло в восьмом повороте из-за утечки масла из двигателя.
На Гран-при Канады 2006 года Баттон впервые со времён этапа в Имоле превзошёл напарника в квалификации, но финишировал лишь девятым, в шаге от очковой зоны. Гран-при США завершился сходом для Баттона из-за повреждений болида, полученных в завале в первом повороте, а на Гран-при Франции он сошёл из-за отказа двигателя. На Гран-при Германии Баттон снова задержался на взвешивание болида, но смог квалифицироваться четвёртым. Большую часть гонки Баттон шёл третьим, но в итоге финишировал четвёртым.
Баттон одержал свою первую в карьере победу в 2006 на хаотичном Гран-при Венгрии — которое стало 113-м в карьере британца. Он стартовал четырнадцатым после потери десяти позиций за смену мотора. Гонка оказалась во власти сильного ливня. Большинство пилотов Баттон прошёл на первых кругах — включая претендента на титул Михаэля Шумахера. И к десятому кругу британец шёл на четвёртой позиции. После сходов лидировавших Кими Райкконена и Фернандо Алонсо он одержал победу в гонке, опередив на 40 секунд Педро де ла Росу и Ника Хайдфельда. В момент схода Алонсо был позади Баттона на трассе, хотя Баттону оставалось совершить ещё один пит-стоп. Баттон превзошёл рекорд Найджела Мэнселла, которые в 1989 году победил на Хунгароринге, стартовав двенадцатым. Баттон стал первым британским победителем со времён Дэвида Култхарда на Гран-при Австралии 2003 года, а также первым англичанином со времён Джонни Херберта, выигравшего Гран-при Европы 1999 года. Он стал вторым пилотом после Райкконена, кому удавалось выиграть гонку несмотря на штраф за смену мотора. В 2007 году на церемонии «British Academy Television Awards» за трансляцию первой победы Баттона на Гран-при Венгрии 2006 года канал ITV1 получил премию BAFTA в номинации «Лучшая спортивная передача».
В оставшихся четырёх гонках Баттон финишировал четвёртым или пятым, а сезон он завершил на подиуме Гран-при Бразилии. За последние шесть гонок сезона Баттон заработал 35 очков — больше чем у любого другого пилота. Это позволило британцу завершить сезон шестым.
В 2007 продолжил выступления за команду Honda Racing F1 вместе с Рубенсом Баррикелло. Баттону пришлось пропустить часть зимних тестов вплоть до начала 2007 года из микротрещин двух ребёр, полученных из-за аварии на карте в Мотеге в конце 2006 года. Бывший чемпион мира Дэймон Хилл высказал сомнение насчёт надежды Баттона сразиться за титул при помощи Honda в предстоящем сезоне, заявив: «Чтобы изменить ситуацию, нужно искать команду, способную построить достойную машину, а не ждать чуда от Honda…» Алан Генри написал превью сезона 2007 года в газете The Guardian, в котором говорилось: «Баттон выиграет ещё две гонки, но он не претендент на титул.» Он оказался не прав.
В первой гонке сезона (Гран-при Австралии) Баттон смог обеспечить в квалификации лишь четырнадцатое место из-за проблем с управляемостью болида. Гонка прошла не лучше, поскольку Баттон столкнулся с избыточной поворачиваемостью, а также получил штраф за превышение скорости на пит-лейн и финишировал пятнадцатым. В следующих двух гонках в Малайзии и Бахрейне его невезение продолжилось, Баттон финишировал двенадцатым в Малайзии, а в Бахрейне он не смог проехать и круга, врезавшись в болид Red Bull Racing