Pastor Maldonado cedo se mudou para a Europa com o intuito de alimentar ao máximo o seu sonho de enveredar pelo desporto automóvel. Em 2003, Maldonado corre na Formula Renault 2.0 Italiana pela equipa Cram Competition e consegue o 7º lugar final, seguida da sua conquista do título da Formula Renault Winter Series. Mantendo-se na mesma competição, Maldonado consegue arrecadar o título de Campeão pela Cram Competition, depois de oito vitórias, doze subidas ao pódio e umas incríveis onze voltas mais rápidas.
Prematuramente a F1 lhe bate à porta, conseguindo efectuar um teste pela Minardi em 2005. No mesmo ano, Maldonado competiu na F3000 Italiana e na Renault World Series com a equipa DAMS. Na época seguinte, Maldonado conseguiu o 3º lugar na Renault World Series depois de três vitórias, seis subidas ao pódio, cinco "pole positions" e seis voltas mais rápidas. Evoluindo rapidamente na sua carreira, Maldonado mudou de "ares" para assim competir na GP2 em 2007 pela equipa Trident. Infelizmente, Maldonado lesionou-se num acidente e faltou a oito corridas da competição. Ainda assim, Maldonado consegue o 11º lugar. Compensado o tempo perdido, a sua próxima época ficou recheada com uma vitória, seis subidas ao pódio e duas voltas mais rápidas na GP2 Series, posicionando-se em 5º lugar, desta vez na equipa Piquet Sports. Seguiram-se mais duas épocas dentro da GP2 Series: num modesto 2009, Maldonado consegue o 6º lugar depois de duas vitórias e dois pódios e em 2010, o piloto venezuelano tornou-se o único piloto a conseguir seis vitórias seguidas na GP2, sagrando-se Campeão. Já em 2011, Maldonado efectua testes para F1 nas equipas Hispania Racing e Williams, acabando por correr num Grande Prémio pela Williams no final da época.
Sendo contratado pela Williams como parceiro novato do experiente Rubens Barrichello, Maldonado teve uma temporada difícil em 2011, muito por culpa de um FW33 que nunca se mostrou competitivo.
O forte apoio da PDVSA valeu-lhe a continuidade na equipa fundada por Sir Frank Williams, passando a contar com o brasileiro Bruno Senna como companheiro de equipa.