Formule Minori
Magnussen impegnato in F.ADAC
Magnussen iniziò la sua carriera con i kart. Nel 2008 passò alla Formula Ford in Danimarca, categoria di cui vinse il campionato con 11 successi su 15 gare disputate e 6 pole position. Corse anche in quattro gare della ADAC Formel Masters, raccogliendo due podi correndo per il team Van Amersfoort. Nel 2009, Magnussen si spostò in Formula Renault, finendo secondo dietro ad António Félix da Costa nella Formula Renault 2.0 Northern European Cup (in cui colse ben 12 podi su un totale di 14 gare), e concludendo 7º nell'Eurocup, guidando per il team Motopark Academy in entrambe le categorie.Formula 3
Magnussen impegnato nella Formula 3 britannica
Nel 2010 corse nella Formula 3 tedesca, vincendo la prima gara della stagione a Oschersleben. Con tre vittorie e otto podi su 18 appuntamenti del calendario, Magnussen si aggiudicò il titolo di 'rookie of the year', terminando la stagione al 3° posto del Campionato a quota 96 punti. Nello stesso anno ha partecipato a due gare della Formula 3 Euro Series, vincendo al secondo tentativo.Nel 2011, Kevin Magnussen si spostò nella Formula 3 Cooper Tires britannica alla guida di una Carlin. Le sette vittorie e i nove podi raccolti in stagione non gli furono sufficienti per la conquista del titolo, conquistato dal brasiliano Felipe Nasr.
Formula Renault 3,5 Series
Sulla Dallara-Zytek del team DAMS
I buoni risultati ottenuti nel Campionato britannico convinsero la Carlin a puntare su di lui per la Formula Renault 3,5 Series. L'ingresso di Magnussen nella categoria fu ottimo, con una vittoria e 3 pole su 17 gare. La stagione di debutto del giovane danese si concluse con un settimo posto finale a quota 106 punti.Passato al team DAMS, si è aggiudicato il titolo 2013 migliorando il bottino dell'anno precedente con 5 vittorie e 8 pole position, arricchiti dalla conquista di 13 podi sulle 17 gare previste.
Formula 1
Magnussen ebbe il suo primo contatto con la Formula 1 girando a bordo della McLaren MP4-27 sulla pista di Yas Marina durante i test per giovani piloti svoltisi il 6 novembre 2012, segnando il tempo di 1:42.651, miglior risultato del weekend. Il merito fu in parte dovuto alle giornate di lavoro al simulatore per conto del team di Woking. La distanza coperta nel corso dei test fu sufficiente per fargli ottenere la superlicenza.
Kevin Magnussen durante lo Young Test Driver
Nel 2013, Magnussen testò nuovamente una vettura McLaren nello Young Test Driver di Silverstone, guadagnando il primo posto di giornata alla sua prima uscita sulla MP4-28. Il titolo nella categoria Formula Renault 3,5 Series gli ha permesso di salire nelle gerarchie della scuderia britannica, pronta ad ingaggiarlo per sostituire il deludente Sergio Perez. L'ufficialità dell'accordo viene resa nota il 14 novembre dello stesso anno. Kevin Magnussen sarà il primo pilota danese a disputare un Gran Premio di Formula 1 dopo la parentesi di Nicolas Kiesa del 2003.