Kilencesztendőnyi gokartozás után Kovalainen a Formula-Renault bajnokságban kezdte nemzetközi karrierét, hasonlóan a honfitárs Kimi Räikkönenhez – más kérdés, hogy Heikki számára rögösebb út vezetett az F1-ig, mint a 2007-es világbajnoknak. Ezen rögös út során azonban a fiatal finn mindvégig kitartott a Renault erőforrások mellet, annál is inkább, mivel egyik legfontosabb láncszeme volt a Renault 2002-ben induló pilótanevelő programjának.

Kevesen gondolnák, de Kovalainen már F1-es szereplése előtt ismert, és kedvelt autóversenyző volt Finnországban – olyannyira, hogy 2004-ben az év autóversenyzőjének is megválasztották. Győzelme még úgy is nagy meglepetésnek számított, hogy a két igazi ász, a Formula-1-es Kimi Räikkönen és a ralivilágbajnok Markus Grönholm is gyenge szezont zárt.

Kovalainen ázsiója 2004-ben nem a Nissan Világsorozatban szerzett toronymagas győzelme folytán nőtt meg igazán – sokkal nagyobbat dobott a megítélésén az év végi Bajnok Tornáján mutatott teljesítménye. A tejfelesszájú finn ugyanis olyan menőket győzött le, mint David Coulthard, Jean Alesi vagy Michael Schumacher, majd a döntőben sem lehetett megállítani, Sebastien Loeböt legyőzve ő koronáztatott bajnokká.

2007-ben újabb nagy skalpot gyűjtött be az akkor már F1-es versenyzőként a Bajnokok Tornájára érkező Kovalainen: a csapatverseny során ugyanis az akkor még szemtelenül fiatal Sebastian Vettel szenvedett vereséget tőle.

Élete első, és eddigi egyetlen győzelmét nálunk, a Hungaroringen szerezte meg, miután az addig toronymagasan vezető Felipe Massa motorja három körrel a leintés előtt elfüstölt.