СЕЗОН 2004—2006

Ковалайнен, Франк Монтаньи и Хосе Мария Лопес тестировали болид Формулы-1 Renault R23B в Барселоне в декабре 2003. Ковалайнен также тестировал Minardi, но Renault дало ему место тест-пилота вместе с Монтаньи в 2004.

Ковалайнен занял место Монтаньи в конце 2005 и провёл сезон 2006 в роли постоянного тест-пилота, пройдя примерно 28,000 км тестовой дистанции.

Основной пилот Renault Фернандо Алонсо подписал контракт с McLaren на сезон 2007 года, и в Renault решили взять Ковалайнена на его место, подтвердив контракт 6 сентября 2006. Босс команды Флавио Бриаторе сказал: "С Ковалайненом, я надеюсь, нашёл анти-Алонсо."

СЕЗОН 2007

Дебют Ковалайнена состоялся на Гран-при Австралии 2007 года. Старт сезона оказался неудачным; он допустил несколько ошибок во время гонки, финишировал десятым. Флавио Бриаторе чувствовал что разочаровывающий старт сезона позади и надеялся что Ковалайнен по настоящему проявит себя в следующий раз.

Ковалайнен заработал своё первое очко на втором Гран-при в Малайзии, за этим последовало девятое место в Бахрейне. Он заработал седьмое место в Барселоне, обойдя своего напарника Джанкарло Физикеллу. В Монако он финишировал 13-м.

В Канаде он допустил много ошибок на свободных заездах, включая вылет в 7-м повороте и удар о барьер. Он разбился в первой шикане в квалификации, и значительно повредил переднее антикрыло, и не смог пройти во второй сегмент квалификации. В ранней части гонки он смог пробиться на высокие места. А дальше ему повезло со стратегией и сейфти-каром, и он уже был в подиумной зоне, но его обошёл Александр Вурц на Williams, который также стартовал из задних рядов. В конце гонки он отбивал атаки Кими Райкконена на Ferrari и смог удержать свое четвёртое место.

В США на трассе Индианаполис Мотор Спидвей он также показал достойный результат. Он хорошо квалифицировался, и показал хороший старт не дав обогнать Райкконену, который стартовал пятым. Но Райкконен всё-же смог обойти его засчёт пит-стопов. Он вернулся в гонку позади Ferrari и шёл шестым до тех пор пока перед ним не сошёл Ник Хайдфельд на BMW Sauber, и Ковалайнен приехал к финишу пятым, в то время как Физикелла не смог набрать очков.

Во второй половине сезона ему не удавалось показывать такие же результаты, но он по-прежнему набирал очки. Во Франции на трассе Маньи-Кур, результат был разочаровывающим. Находясь со своим напарником в шпильке Аделаида, Ярно Трулли из Toyota сделал оптимистичный выпад и его с Хейкки развернуло. Ковалайнен добрался до пит-стопа и финишировал 15-м. Седьмое место на Гран-при Великобритании не стало катастрофой, по скольку он финишировал впереди Физикеллы.

На Нюрбургринге Ковалайнен заработал одно очко, но будь стратегию чуть получше и он бы финишировал на подиуме. На Хунгароринге он также заработал всего одно очко, хотя в Истанбул Парке смог заработать уже три, обогнав Роберта Кубица. Ковалайнен впервые лидировал в Гран-при, когда три болида перед ним совершали пит-стопы. Седьмое место в Монце было справедливым результатом.

Команда рискнула в Спа-Франкоршаме, отправив Ковалайнена в гонку на тактике одного пит-стопа, в то время как соперники впереди были на стратегии двух пит-стопов, включая пилотов BMW Хайдфельда и Кубицы (который потерял десять мест на стартовой решётке за смену двигателя), Нико Росберга и Марка Уэббера. Хороший старт Ковалайнена позволил ему пройти всех в шикане включая Уэббера. Риск не оправдался, и ему помешал шедший позади Ковалайнена Кубица. Гораздо более успешным выдалось для него Гран-при Японии на трассе Фудзи Спидвей, где несмотря на то, что он не смог пройти в финальную часть квалификации, провёл замечательную гонку. Когда у большинства соперников были проблемы из-за дождевых условий, Ковалайнен не пропустил Райкконена на последних кругах и финишировал вторым, заработав первый в карьере подиум.

В Китае он приехал к финишу девятым. В Бразилии Ковалайнен допустил ошибку в квалификации и стартовал семнадцатым. На старте его напарник Физикелла стал причиной аварии с Саконом Ямамото, и в том же повороте Ральф Шумахер врезался в Ковалайнена, это заставило поехать его на пит-стоп. На 36 круге он почувствовал в вибрации левого заднего колеса и его вынесло с трассы и ударило об отбойник. Сход после повреждений оказанных Шумахером, стал первым в его сезоне, что помешало ему стать первым в истории гонщиком, который в первом сезоне финишировал во всех гонках. В итоге он повторил рекорд Тьягу Монтейру, финишировав в первых 16 гонках.

В конце 2007 года Фернандо Алонсо вернулся обратно в Renault, а о Ковалайнене были слухи насчёт Toyota и McLaren. 14 декабря 2007 года было объявлено что он заменит Алонсо в McLaren Mercedes в Сезон 2008 Формулы-1, а его напарником будет Льюис Хэмилтон. Ковалайнен стал четвёртым финном, в базирующейся в Уокинге команде, вслед за Кеке Росбергом, Микой Хаккиненом и Кими Райкконеном.

СЕЗОН 2008

Свои первые тесты с McLaren Ковалайнен провёл 9 января 2008 с Педро де ла Роса на трассе Херес, а на следующий день с Льюисом Хэмилтоном.

На Гран-при Австралии 2008 года он был быстрейшим в первой квалификационной сессии и стартовал третьим позади Льюиса Хэмилтона и Роберта Кубицы. Он обогнал Фернандо Алонсо на последнем круге, но из-за случайного включения лимитатора он вернул четвёртое место Алонсо, а сам финишировал пятым. Быстрый круг гонки остался за Ковалайненом.

В Малайзии он показал третье время в квалификационной сессии, но был наказан потерей пяти мест за блокировку Ника Хайдфельда. Ковалайнен финишировал третьим, в то время как Льюис Хэмилтон столкнулся проблемами на пит-стопе, а Ferrari Фелипе Массы развернуло и он сошёл.

В Бахрейне он повредил покрышку на первом круге и пропустил болиды Ferrari и BMW Sauber. В конце гонки он ускорился и снова установил быстрейший круг гонки, придя к финишу пятым.

На Гран-при Испании 27 апреля 2008 года, болиды перед Ковалайненом ушли на пит-стоп и он лидировал в гонке, но у него лопнула шина и он разбился на 21-м круге. Болид Ковалайнена был практически полностью похоронен под покрышками. Сейфти-кар провёл шесть кругов на трассе пока расчищали дебри из них, когда его вызволили из болида, он поднял палец вверх, тем самым показав что он в сознани. На вертолёте его перевезли в госпиталь Барселоны для обследований. В итоге он отделался небольшим сотрясением, и царапинами локтях и шее. Очевидно что Ковалайнен всё время не терял сознание, согласно тем людям которое помогали ему выбраться, но он не помнил ни аварии, ни того когда он поднимал палец вверх. Первая вещь, которую он помнил, это то что его разбудили в больнице, и врач команды рассказал ему что с ним произошло. Ковалайнена выписали из госпиталя черз два дня и он мог принимать участие в Гран-при Турции до которого оставалось две недели. Причиной аварии стал брак при производстве рулевой колонки.

На Гран-при Турции, стало более очевидно что тактики для McLaren используются разные. Хэмилтону досталась агрессивная стратегия состоящая из трёх пит-стопов чтобы избежать проблем с шинами как в прошлом году, в то время как Ковалайнен был на тактике двух пит-стопов. Ковалайнен стартовал с первого ряда, но после прокола в борьбе с Кими Райкконеном в первом повороте, он терял позиции. И в итоге финишировал двенадцатым.

Более разочаровывающим стало Монако, когда из-за проблем с коробкой передач, он заглох. Ему пришлось стартовать с пит-лейн, где механики изменили ему настройки руля и он приехал к финишу восьмым.

В Монреале в Монреале настала очередь трудностей с покрышками для Ковалайнена из пилотов McLaren. Он квалифицировался седьмым, во время гонки состояние шин ухудшалось быстрее чем у Хэмилтон на этой трассе, и команда была вынуждена сказать чтобы он ехал медленнее во избежание прокола. Он финишировал девятым, и позднее назвал гонку полной катастрофой, из-за того что шины не подходили к его стилю пилотирования. At the French Grand Prix Ковалайнен стартовал десятым, после потери пяти мест за блокировку Марка Уэббера в квалификации. Хейкки финишировал четвёртым.

В Сильверстоуне, Ковалайнен заработал свою первую поул-позицию. Он лидировал в течение первых четырёх кругов, но на пятом круге в повороте Stowe его обогнал Хэмилтон. Ковалайнен терял места на сырой трассе, и дважды за гонку его болид разворачивало. Он финишировал пятым. После гонки Хейкки сообщил о некоторых проблемах с шинами, которые преследуют его с Канады; после нескольких кругов покрышки потерял сцепные свойства и он потерял контроль над болидом. Ковалайнен снова подозревает в этом свой стиль вождения, дополненый сухими настройками болида и дождевыми условиями.

На Гран-при Германии 2008 года Ковалайнен финишировал пятым. Неделей спустя на Гран-при Венгрии McLaren подтвердила что он останется с командой на сезон 2009 года. Он выиграл гонку в Венгрии и стал 100-м победителем Гран-фри Формулы-1, после того как лидер гонки Фелипе Масса сошёл из-за сгоревшего двигателя за три круга до финиша. После гонки Ковалайнен сказала следующее: "В предыдущих гонках я слишком жёстко обходился с шинами. В этой гонке у меня радикальные изменения в настройках и это уже шаг в правильном направлении."

На Гран-при Европы 2008 года он финишировал четвёртым. 5 сентября Ковалайнен уточнил свои проблемы с шинами для Autosport. Проблемой оказалось действительно разные стили вождения по сравнению с Хэмилтоном, особенно то как он входит в повороты, по разному используя тормоза, а затем ускоряется. Хэмилтон быстрее поворачивает, тогда как Ковалайнен старается сделать более широкий поворот, более изнашивая шины. На базе смогли адаптировать болид под его стиль адаптирования.

В Бельгии он квалифицировался третьим, но потерял восемь мест на старте. На десятом круге он врезался в Марка Уэббера и ему пришлось проехать через пит-лейн в наказании за это, что отбросило его на пятнадцатое место. Он смог пробиться на седьмое место, но на финальном круге сошёл из-за проблем с коробкой передач, и в итоге был классифицирован десятым. На Гран-при Италии 2008 года он квалифицировался вторым позади Себастьяна Феттеля во время сильнейшего ливня. В гонке Ковалайнен не смог прогреть тормоза и не мог догнать Феттеля. Он приехал вторым, но был разочарован не реализованным шансом на победу.

На Гран-при Сингапура 2008 года Ковалайнен квалифицировался пятыми, врезавшись в стену во время финальной попытки. На старте гонки он пытался обогнать Кубицу в борьбе за четвёртую место, но произошёл контакт в третьем повороте, и Ковалайнен уступил Глоку и Феттелю. Во время появления сейфти-кара, оба пилота McLaren были на пит-стопе в одно время Хейкки ожидал своей очереди после Хэмилтона, что отбросило его на 14-е место. В итоге он финишировал десятым.

Перед Гран-при Японии Ковалайнен обсудил проблемы со стилем вождения и шинами в интервью финской газете Turun Sanomat, чувствуя что в команде решили проблемы. Он объяснил что его нынешний стиль вождения стал похожим на стиль Хэмилтона, также как и настройки его болида. Агрессивный стиль вождения более подходит для McLaren MP4-23, которое бережнее относиться к покрышкам. Хэмилтон жёстче работает с тормозами и быстрее входит в повороты, в то время как Ковалайнен придерживается мягкохо стиля пилотирования и дольше входит в поворот, и менее резко жмёт на педаль тормоза и на педаль газа при выходе из поворота. Так как в McLaren более жёстче относиться к шинам чем Renault, а Bridgestone слабее Michelin это ведёт к постепенному разрушению шин.

В Японии Ковалайнен квалифицировался третьим позади Хэмилтона и Райкконена. Во время сражения Хэмилтона и Райкконена, Ковалайнен следовал за ними с несколькими болидами. Ковалайнен шёл третьим, но на 17-м круге отказал двигатель.

На Гран-при Китая он стартовал с пятого места на стартовой решётке. В гонке его снова преследовали проблемы с шинами. Его первый комплект передних шин был неправильно маркирован, и левая покрышка оказалась на месте правой, шины крутились в неправильном направлении и стирались. Он сообщил об этом по радио, и во время пит-стопа механики попытались исправить ситуацию, повысив угол переднего антикрыла. На этот раз уже проблем с маркировокй не было, тем не менее это привело к стиранию шин. Возможно из-за этого взорвалась правая левая шина на 35-м круге, что откинуло его на 17-е место, перед тем как он окончательно сошёл на 49 круге из-за проблем с гидравликой.[

На Гран-при Бразилии 2008 года, Ковалайнен показал быстрейшее время всего уик-энда, но в итоге Хэмилтон и Ковалайнен стартовали четвёртым и пятым соответственно, но они более заправлены чем гонщики на первых рядах. Kovalainen eventually finished seventh.

СЕЗОН 2009

На старте сезона 2009 McLaren готовилась к худшему. Ковалайнен и Хэмилтон не смогли войти в топ-10 квалификации по итогам двух гонок.

На Гран-при Австралии Ковалайнен сошёл после контакта с Марком Уэббером в первом повороте, в Малайзии его развернуло на первом круге во время борьбы с Хэмилтоном и Массой. В Китае он заработал первые очки в сезоне финишировав пятым. На Гран-при Великобритании, в Хейкки врезался Себастьен Бурдэ, он доехал до боксов, вернулся в гонку, но впоследствии сошёл. На Гран-при Германии он впервые с Гран-при Китая заработал очко и при этом он обошёл своего напарника с обновлённым болидом. После этого последовала череда пяти очковых финишей. В конце сезона Ковалайнен потерял мотивацию и не набрал ни одного очка. После Гран-при Абу-Даби он сообщил, что покинет Макларен после этого года.