Kamui Kobayashi tegi oma debüüdi 2009. aasta Brasiilia Grand Prix's Toyota Racing'i eest pärast tavalise sõitja Timo Glocki vigastuse puhkemist. Ta jäi hooaja viimaseks võistluseks Abu Dhabisse ja saavutas punktide lõpp. See viis Sauberi meeskonna talle järgneva 3 hooaja jooksul, kus ta järjekindlalt lõpetas punktide saamise positsioonidel ja tegi oma nime agressiivse keskmise paketi sõitjana. Tema jõupingutuste eest tasuti teda 2012. aasta Jaapani Grand Prix'l.
, koos kolme teise võistluspodiumiga meeskonnakaaslane Sergio Pérez. Sellele vaatamata jäi ta 2013. aasta hooaja jaoks ilma sõiduta. 2014. aastal sõlmis ta lepingu Caterhami F1-ga koos debüütant Marcus Ericssoniga - ja tal oli paratamatult raskusi rahaliselt madalama meeskonnaga. Ta asendati André Lottereriga Belgia võistlusel ja jäi USA-s ja Brasiilias võistlustele rahaliste probleemide tõttu välja. Kobayashi (ja Caterhami) viimane võistlus lõppes pensionile jäämisega.