Феттель начал участие в гонках с картинга в 1995 году, стал обладателем нескольких чемпионских титулов, например, в чемпионате Юниоров по картингу в Монако (2001). В 2003 году он перешёл в серии болидов с открытыми колёсами и выиграл чемпионат Немецкой Формулы-БМВ, одержав 18 побед в 20 гонках.
В 2005 году он участвовал в Евросерии Формулы-3 за команду ASL Mucke Motorsport. Он закончил сезон пятым с 64 очками и стал обладателем звания «новичок года». Он не смог одержать победы в гонке, но это было во многом связанно с доминированием Льюиса Хэмилтона. Также он протестировал болид Формулы-1 Williams FW27 27 сентября 2005 года в качестве награды за успехи в Формуле-БМВ. Затем он отправился на тесты команды BMW Sauber.