Formuła 1 thumb|Kevin Magnussen podczas Grand Prix Singapuru w bolidzie McLaren MP4-29 (2014) W 2013 roku Duńczyk został ogłoszony kierowcą testowym ekipy McLaren W Formule 1. Nigdy jednak nie wziął udziału w piątkowym treningu. Mimo to, po zdobyciu tytułu mistrzowskiego w Formule Renault 3.5, brytyjska ekipa postanowiła zatrudnić go w roli etatowego kierowcy wyścigowego. Tym samym stał się on pierwszym kierowcą od czasu Roberta Kubicy, który po zdobyciu mistrzowskiego tytułu w Formule Renault 3.5 został kierowcą Formuły 1 w kolejnym sezonie startów. Jest kolejnym kierowcą w historii Formuły 1, który poszedł w ślady ojca (Jan Magnussen) i rozpoczął starty w najwyższej klasie wyścigów bolidów jednomiejscowych. Już w pierwszym wyścigu na Australijskim Albert Park sprawił niespodziankę, stając na drugim stopniu podium w swoim debiucie w Formule 1. Mimo tak dobrego początku, w kolejnych wyścigach nie zbliżył się do tego rezultatu. Regularnie zdobywane punkty przyłożyły się na dorobek 55 punktów w klasyfikacji generalnej. Dało mu to jedenaste miejsce. W 2016 roku był kierowcą zespołu Renault. W 2017 r. rozpoczął swoją przygodę z ekipą Haas. Największe sukcesy z amerykańskim zespołem odnosił w roku 2018. Na skutek zatrudnienia dwóch nowych kierowców w amerykańskiej ekipie, stracił fotel na rok 2021.