W 2006 wygrał w Północno Meksykańskim Rotax Max Challenge. W grudniu 2006 testował w zespole Dynamic Motorsport w Formule Renault 2000.
W 2007 przeszedł do Formuły BMW USA do zespołu Team Autotecnica w samochodzie Mygale FB02 (BMW K1200RS). Na koniec sezonu został okrzyknięty debiutantem roku zajmując 2 miejsce w generalnej klasyfikacji z dorobkiem 436 punktów, 4 zwycięstw, 8 miejsc na podium, 9 pole position i 2 najszybszych okrążeń.
Rok później startował w zespole Josef Kaufmann Racing w Europejskiej Formule BMW, gdzie jeżdżąc w Mygale FB02 (BMW K1200RS) został mistrzem. Zdobył 353 punktów w 16 wyścigach, zwyciężając w 7, zajął 12 miejsc na podium, 3 razy osiągnął pole position i 9 razy najlepszy czas. W finale Formuły BMW na torze w Meksyku startował z pole position, ale zajął 3 miejsce.
Od sezonu 2010 pełnił rolę kierowcy rezerwowego w zespole Sauber[4]. 23 listopada 2012 roku zespół Sauber ogłosił, że zostanie on pełnoetatowym kierowcą teamu od sezonu 2013, wchodząc na miejsce Kamui Kobayashiego. Jego kolegą z zespołu będzie Nico Hülkenberg, którego przyjęcie ogłoszono krótko po tym, gdy podano do oficjalnej wiadomości, że rodak Estebana, Sergio Pérez, od sezonu 2013 będzie się ścigał dla teamu McLaren. W przeciągu sezonu spisywał się gorzej niż jego partner, plasując się regularnie poza czołową dziesiątką. Pierwszym udanym występem było Grand Prix Hiszpanii, kiedy to zajął jedenaste miejsce wykręcając jednocześnie najszybsze okrążenie. Pierwsze punkty zdobył w Japonii, gdzie ukończył wyścig na siódmej pozycji. W klasyfikacji generalnej został sklasyfikowany na szesnastym miejscu.
Na sezon 2014 Meksykanin przedłużył kontrakt ze szwajcarską ekipą. Tym razem jednak miał nowego partnera zespołowego – Adriana Sutila. Przez większą część sezonu utrzymywał tempo Niemca. Jednak w odróżnieniu od niego ani raz nie zdołał się zbliżyć do punktującej dziesiątki. Jego najlepszym wynikiem w sezonie była dwunasta pozycji podczas wyścigu o Grand Prix Australii. Zespół Sauber nie zdecydował się na przedłużenie z nim kontraktu na sezon 2015.
W 2016 został zaprezentowany jako kierowca wyścigowy zespołu Haas F1. Gutiérrez w ciągu całego sezonu nie zdobył ani jednego punktu i został sklasyfikowany na 21. pozycji w klasyfikacji generalnej kierowców. Jego najlepszym wynikiem była 11 lokata, którą zdobył w trakcie sezonu pięciokrotnie. W listopadzie 2016 poinformował za pośrednictwem mediów społecznościowych o opuszczeniu amerykańskiego zespołu wyścigowego. W tym samym miesiącu zespół Haas F1 poinformował, że jego miejsce zajmie Kevin Magnussen[5].
.jpg)
