A Sao Paulóban született Fittipaldi az autók bűvöletében nőtt fel, hiszen apja motorsport szakújságíró és rádiós kommentátor, lengyel származású anyja autóversenyző volt. Kipróbálta magát motorkerékpáron és motorcsónakon, később a gokart lett a szenvedélye. Először Wilson bátyja szerelőjeként dolgozott, majd ő is a volán mögé ült, tizenhét évesen már brazil bajnok volt. Húszévesen indult először a testvérével közösen épített járművel a brazil Formula Vee sorozatban (az együléses versenyautók a népszerű Volkswagen Bogár alapjaira épültek), és rögtön el is hódította a bajnoki címet.

1969-ben Angliába utazott, ahol egy Merlyn típusú Forma Forddal kezdett versenyezni, miközben szerelőként is dolgozott. Néhány hónap alatt három futamot is nyert, s felkeltette az új tehetségek után kutató Forma-3 csapatfőnök, Jim Russell figyelmét, a szezont Russell főnöksége alatt egy kategóriával feljebb, ismét bajnokként fejezte be.

Fittipaldi 1970-ben már a Forma-1 előszobájának számító Forma-2-ben állt rajthoz, a nyolcversenyes szezont a harmadik helyen zárta, a szezon során a csúcskategóriát akkor uraló Lotus istálló harmadik pilótának szerződtette Jochen Rindt és John Miles mellé.

A brazilra sokan akkor figyeltek fel, amikor a Brit Nagydíjon a 21. helyről rajtolva nyolcadikként ért célba.

Az év szeptemberében a világbajnoki pontversenyben fölényesen vezető Rindt Monzában baleset áldozata lett, ezután Miles is távozott a Lotustól, s Fittipaldi hirtelen első számú pilótává lépett elő. A rá nehezedő teher nem nyomta agyon: megnyerte az Egyesült Államok Nagydíját, ezzel hozzásegítette Rindtet a Forma-1 történetének egyetlen posztumusz világbajnoki címéhez. Első teljes szezonjában, 1971-ben mindössze négy alkalommal tudott pontot szerezni, de háromszor dobogós volt, s összetettben a hatodik helyen végzett.

1972-ben aztán a mezőnyben nem volt nála gyorsabb és kiegyensúlyozottabb pilóta. Öt futamot megnyert, és már két versennyel a szezon vége előtt hazájában, Brazíliában ünnepelhette első világbajnoki címét.

1973-ban "csak" a második helyen végzett Jackie Stewart mögött, s 1974-ben átigazolt a McLarenhez. Második világbajnoki címét a Ferrari és Clay Regazzoni elött szerezte meg, 1975-ben két futamgyőzelmet aratott és második lett Niki Lauda Ferrarija mögött.

A következő szezontól a testvére, Wilson társaságában alapított, a brazil Copersucar vállalat által szponzorált istálló színeiben versenyzett. A családi csapat nem tudott lépést tartani a nagyokkal, Fittipaldi három megszerzett pontja csak a 17. helyhez volt elegendő. A csapatban 1980-ig versenyzett, társa ekkor a későbbi világbajnok Keke Rosberg volt.

A Rato (egér) és Emmo becenévre hallgató brazil a F1-ben 1970-1975 között 149 versenyhétvégét, 144 nagydíjat, 12 csapattársat, 11 szezont, 4 konstruktőrt, 2 motorgyártót, 13 autót, 14 győzelmet, hat rajtelsőséget, hat leggyorsabb kört, 35 dobogós helyezést, 50 kiesést és 281 pontot könyvelhetett el. 25 éves volt, amikor először világbajnok lett, és 2005-ig a legfiatalabb vb-győztesnek vallhatta magát. Ma már csak a negyedik ezen a listán, 2005-ben Fernando Alonso, 2008-ban Lewis Hamilton, majd 2010-ben Sebastian Vettel állt az élre.

A Forma-1 után, 1984-ben bekapcsolódott az amerikai CART-sorozatba. 1989-ben megnyerte az Indy 500-as futamot, és a bajnokságot is, mivel másik négy versenyen is őt intették le elsőként. 1993-ban újra megnyerte a legendás indianapolisi 500 mérföldes versenyt, de bajnoki címet nem szerzett.

Tengerentúli pályafutását 22 futamgyőzelemmel 1996-ban kényszerből fejezte be: csúnyán bukott a Michigan Speedwayen, s alig épült fel nyak- és hátsérüléseiből, amikor egy repülőgép-balesetben egyik nyakcsigolyája tört el. Sokáig az is kérdéses volt, hogy újra lábra állhat-e, ám végül teljesen rendbe jött, versenyzői karrierje viszont véget ért.

A motorsport élete szerves része maradt. 1998-2000 között honfitársával, Nelson Piquet-vel és még két üzletemberrel üzemeltette az egykori riói Forma-1-es pályát. 2003-ban csapatfőnökként tért vissza az amerikai Champ Car bajnokságba, sőt 2005-ben a volán mögé is beült: az egykori F1-es pilóták részvételével zajló Grand Prix Masters dél-afrikai versenyén Nigel Mansell mögött második lett.

2008-ban testvérével a brazil GT3-as bajnokságban szerepelt. A Forma-1-ben a 2010-es monzai és a 2011-es montreali nagydíjon sportfelügyelőként, a vitatott helyzetek elbírálásában segítette a felügyelők munkáját.

Vállalkozói képességéről is tanúságot tett, Sao Paulóban működik Fittipaldi Motoring Accessories elnevezésű alkatrész-üzeme, emellett foglalkozik narancstermesztéssel, férfi sportruházattal és a róla elnevezett szivarfajta gyártásával és eladásával. 2001-ben beválasztották az autósport Hírességek Csarnokába (Hall of Fame). Három házasságából hét gyermeke és hét unokája született, akik közül többen is sikeres versenyzők. Egyik unokája, Pietro 2020-ban debütált a Forma-1-es Szahíri Nagydíjon, a Haas istállónál helyettesítette Romain Grosjeant.