В 2005 Д'Амброзио принял участие во младшем классе Итальянской Формулы-3000, где провёл полно (позднее переименованной в Евросерию-3000) в 2006. Комбинируя участие с выступлениями в Мировой серии Рено, он завершил чемпионат на пятом месте.
Выступления в картинге Д'Амброзио начал с победы в Junior Monaco Kart Cup (KF3) в 2000.
В 2003 Жером выиграл Бельгийскую Формулу-Рено (1.6-литровую) участвуя за команду бывшего пилота Формулы-1 и соотечественника Тьерри Бутсена. В 2004 он переключился на двухлитровые формулы, с выступлений в французской серии в 2004
, итальянской серии в 2005 и Еврокубке в том же году. В 2006 он перешёл в высшую ступень серий Renault — Мировую серию Рено.
Также в 2003 бельгиец участвовал в базирующейся в Германии Формуле-Кёниг и занял четвёртое место в чемпионате.
В 2005 Д'Амброзио принял участие во младшем классе Итальянск
ой Формулы-3000, где провёл полно (позднее переименованной в Евросерию-3000) в 2006. Комбинируя участие с выступлениями в Мировой серии Рено, он завершил чемпионат на пятом месте.
В 2006 бельгиец принял участие в единственной гонке чемпионата FIA GT, управляя Gillet Vertigo в классе GT2.
а-Мастер
В 2007 Жером принял участие в дебютном сезоне серии Международная Формула Мастер за команду Cram Competition. Он выиграл пять гонок заработал ровно 100 очков и стал первым чемпионом в истории.
В 2008 Д'Амброзио выступал в сериях GP2 и новой GP2 Asia за команду DAMS, вместе с Камуи Кобаяси. Он завершил чемпионат н
а 11-й позиции итогового зачёта, его лучшими финишами стали два вторых места. Он продолжил участие с командой в сезоне 2008-09 GP2 Asia и несмотря на отсутствие побед, Жером обеспечил себе второе место позади напарника Кобаяси. Он пытается улучшить свои результаты вместе с DAMS и Кобаси в сезоне 2009.
2010: Virgin Rac
ing
В 2010 году команда "Вёрджин" подтвердила, что Жером д'Амброзио будет участвовать в пятничных тренировках в четырёх из пяти оставшихся этапов Формулы-1 2010 года—в Сингапуре, Японии, Корее и Бразилии . На первой пятничной тренировки Жером д'Амброзио занял 21 место на одно место выше занял его партнер по Virgin Racing Тимо Глок .