Bortoleto começou no kart no Brasil em 2012 no Campeonato Sul-Brasileiro de Kart. Ele permaneceu nos karts até 2019, com seu ano de maior sucesso sendo 2018, onde terminou em terceiro nos campeonatos Europeu e Mundial na categoria OKJ, respectivamente, e se tornou vice-campeão na WSK Super Master Series e no Troféu Andrea Margutti.[10]
Fórmulas inferiores
Bortoleto fez sua estreia no automobilismo no Campeonato Italiano de Fórmula 4 de 2020, ao lado de Sebastián Montoya, Gabriele Minì e Dino Beganovic na Prema Powerteam.[11] Seu primeiro pódio veio em Mugello, onde marcou o segundo, terceiro e uma vitória, conquistando sua primeira vitória em monopostos na quarta rodada da temporada.[12] O brasileiro marcou mais dois pódios em Monza e terminou a temporada em quinto lugar na classificação geral, à frente de Montoya, mas atrás dos companheiros de equipe Beganovic e do eventual campeão Minì. Bortoleto também terminou em quarto lugar na classificação dos estreantes.
No final de setembro de 2022, Bortoleto participou do teste de pós-temporada do Campeonato de Fórmula 3 da FIA em Jerez com a equipe com a Trident Racing, em parceria com Oliver Goethe e Leonardo Fornaroli.[15][16][17] Pouco depois, foi anunciado como piloto da Trident para a temporada de 2023, tornando-se o primeiro piloto a ser anunciado para uma equipe para aquela temporada.[18] Bortoleto se sagrou campeão da Formula 3 no seu primeiro ano ao conquistar o titulo já na classificação da corrida de Monza.[6]
Bortoleto começou a temporada se classificando em 2º para a abertura da temporada no Bahrein, mas foi promovido à pole position depois que seu companheiro de equipe Kush Maini foi desclassificado da qualificação por uma infração técnica. No sprint, Bortoleto terminaria em 6º, apesar do contato com Isack Hadjar na curva 1. Bortoleto então terminaria em 5º na corrida principal, marcando uma primeira rodada decente para o brasileiro.
Bortoleto se recuperou de maus finais de semana ao conquistar a pole para a rodada em Imola. Bortoleto terminou o sprint em 6º, marcando seus primeiros pontos desde Bahrein. Ele caiu para 4º no início da corrida principal, mas voltaria para 2º após a fase os pit-stops. Ele perseguiu Isack Hadjar, mas o argelino segurou a vitória por meio segundo, mas o 2º lugar marcou o primeiro pódio de Bortoleto na Fórmula 2.
Bortoleto então se classificou em 9º no GP de Mônaco e terminaria a corrida sprint em 2º, marcando o segundo pódio consecutivo. Ele terminou a prova principal em 8º. Bortoleto se classificou em 4º para a rodada em Barcelona e terminou a corrida sprint em 5º. Na corrida principal, Bortoleto terminou em 7º, mas caiu para 10º após uma penalidade por causar uma colisão com o companheiro de equipe Kush Maini, encerrando o que foi um fim de semana muito mediano para o piloto da Invicta.
Bortoleto se classificou em terceiro para a rodada na Áustria e terminou o sprint em 4º. Bortoleto assumiu a liderança da corrida principal na Áustria e parou quando Zane Maloney parou na volta 7. Bortoleto tirou a liderança de Pepe Marti na volta 18 e conquistou sua primeira vitória na Fórmula 2, subindo para o terceiro lugar no campeonato com 85 pontos após 7 rodadas.
Bortoleto se classificou em 6º em Silverstone. Durante o sprint, ele teve uma longa batalha pelo terceiro lugar com o companheiro de equipe Kush Maini, que terminou com Bortoleto ultrapassando Maini na linha para assumir o último lugar no pódio. No entanto, os comissários consideraram que Bortoleto havia completado a ultrapassagem para fora da pista, então ele recebeu uma penalidade de 5 segundos, deixando-o para trás de seu companheiro de equipe para o quarto lugar. Na corrida principal, Bortoleto terminou em 6º após uma corrida tranquila, levando alguns pontos para casa.
Bortoleto se classificou em 4º para a rodada na Hungria, mas terminaria o sprint em 16º depois que seus pneus acabaram. Ele se recuperaria terminando em 4º na corrida principal.
Para a rodada na Bélgica, Bortoleto se classificou em 2º, mas terminou o sprint em 10º. Na corrida principal, Bortoleto ficou atrás do rival do título Isack Hadjar no início. Bortoleto tentou parar mais tarde do que seus rivais e usar sua vantagem de pneus para vencer a corrida, mas Hajdar segurou a vitória, o que significa que Bortoleto terminou em 2º. Apesar disso, ele subiu para 2º na classificação devido à retirada de Paul Aron na última volta, mas Bortoleto agora estava 36 pontos atrás do líder do campeonato Hadjar indo para as férias de verão.
A qualificação de Bortoleto para a sua marcante rodada em Monza foi um desastre, pois ele se classificou em último para ambas as corridas. Bortoleto fez uma recuperação brilhante para ir do último para o oitavo lugar no sprint, ainda dividindo os pontos com Dennis Hauger, pois ambos cruzariam a linha lado a lado. A corrida principal, no entanto, foi ainda melhor, pois Bortoleto iria do último para o primeiro depois de se beneficiar de um safety car causado por Dennis Hauger rodando na curva 1. A vitória, juntamente com Hadjar não marcando pontos durante o fim de semana, permitiu que Bortoleto reduzisse a liderança do francês para 10,5 pontos com 3 rodadas restantes, acendendo seu desafio ao campeonato pela primeira vez em 2024.
No dia 6 de novembro de 2024, a Sauber (que será transformada na Audi F1 Team em 2026) confirmou a contratação de Bortoleto, em um acordo de vários anos para ele competir pela equipe a partir da temporada de 2025, ao lado de Nico Hülkenberg; os dois pilotos substituirão a dupla formada por Valtteri Bottas e Zhou Guanyu.[21][22]