V deseti letech začal Vitantonio Liuzzi závodit na motokárách. Podařilo se mu vyhrát kadetský titul a v roce 1994 začal závodit v juniorské kategorii, kde V letech 1995 a 1996 skončil na druhém místě. V následujícím roce závodil na úrovni senior a v roce 1999 se stal evropským mistrem.
V roce 2000 testoval vůz F3 a o rok později závodil v německé sérii Formule Renault, zároveň však pokračoval v motokárách, kde vyhrál titul mistra světa. Ve Formuli Renault skončil druhý a v roce 2002 se přesunul do německé série Formule 3. V sezóně skončil třikrát druhý a přestoupil do Formule 3000 do Red Bull Motorsport. V roce 2003 také testoval Williams F1 ve Valencii. Ve Formuli 3000 zakončil sezónu na čtvrtém místě a podal několik velmi dobrých výkonů, jako například v Maďarsku, kde ho o vítězství připravily problémy v boxech. V roce 2004 závodil ve Formuli 3000 za Arden International a vyhrál sedm závodů z desíti.
Původně měl Liuzzi nastoupit do týmu Sauber ve Formuli 1, nakonec ale skončil u Red Bull Racing. V roce 2005 se střídal za volantem s Christianem Klienem a dokonce se mu podařilo ve svém prvním závodě porazit Davida Coultharda. Red Bull nedal Liuzziumu místo závodního pilota pro rok 2006, Ital byl tak nucen závodit za Toro Rosso, ve kterém setrval i v roce 2007.
V roce 2008 ale na Liuzziho nezbyla ve formuli 1 závodní sedačka, a tak se musel spokojit s místem testovacího jezdce u Force Indie. V druhé polovině roku 2009 pak přišla nečekaná příležitost nastoupit do závodů, když Fisichella odešel do Ferrari zastoupit zraněného Felipeho Massu. Ital však nedokázal do konce roku získat ani jeden bod. To napravil hned v následujícím roce, kdy pokračoval u Force Indie. Vůz byl schopný pravidelně dojíždět mezi deseti nejlepšími, ale Liuzziho často potkávaly různé problémy, ať už s technikou nebo incidenty na trati. I když byly jeho výkony hodnoceny kladně a smlouvu měl i na rok 2011, tým na jeho místo angažoval Paula di Restu.
Liuzzi chtěl ve formuli 1 zůstat, a proto se na místě závodního jezdce dohodl s týmem Hispania Racing.