Setelah sempat bermain karting dan menjalankan tugas-tugas ringan di Formula Renault 2.0, Nikita Mazepin bergabung dengan Kejuaraan Eropa Formula 3 FIA dengan Hitech Grand Prix untuk 2016.
Setelah sempat bermain karting dan menjalankan tugas-tugas ringan di Formula Renault 2.0, Nikita Mazepin bergabung dengan Kejuaraan Eropa Formula 3 FIA dengan Hitech Grand Prix untuk 2016.
Dia mengalami musim pertama yang mengecewakan, finis ke-20 dalam kejuaraan dengan hanya mencetak empat poin, sementara kampanye rookie-nya tidak menghindari kontroversi ketika dia terlibat dalam pertengkaran dengan saingannya Callum Ilott, yang mengakibatkan larangan balapan.
Mazepin menikmati peningkatan di musim keduanya dalam seri pada 2017 dan finis di urutan 10 klasemen, mencetak total 108 poin dan finis di podium tiga kali.
Pada 2018, Mazepin melangkah ke GP3 dengan ART Grand Prix. Itu adalah kampanye terobosan bagi petenis Rusia itu, yang memenangkan empat balapan dan hanya finis 16 poin di belakang juara dan rekan setimnya Anthoine Hubert. Di tahun yang sama, Mazepin juga menjajal tim Force India F1 di Spanyol.
Mazepin tetap bersama ART GP tetapi naik ke Formula 2 untuk 2019. Di musim pertama yang agak rendah, ia gagal memenangkan balapan atau naik podium saat ia mengambil posisi ke-18 dalam kejuaraan, hanya mencetak 11 poin.
Seperti di GP3, Mazepin membuat langkah penting untuk kampanye F2 keduanya dan mengklaim dua kemenangan dalam perjalanan untuk menyelesaikan tempat kelima yang kuat di kejuaraan, cukup untuk memberinya gelar super F1 yang dikombinasikan dengan finis ketiga di F3 2019-2020 Kejuaraan Asia.
Pada Desember 2020, diumumkan bahwa Mazepin akan melakukan debut F1 bersama Haas pada 2021, bermitra dengan juara bertahan F2 Mick Schumacher di tim Amerika.