Esteban José Jean-Pierre Ocon-Khelfane nació en Évreux el 17 de septiembre de 1996. Su familia materna es originaria de Málaga (España). Sus padres, Laurent y Sabrina, regentaban un taller cuando él nació.

Ocon descubrió el karting a los 4 años y medio en un centro de ocio, practicando en el jardín de los padres antes de competir en la categoría mini-kart en 2004 y 2005. En 2006, participó en algunas competiciones locales y en el campeonato de Francia donde terminó octavo y fue el mejor principiante. Al año siguiente, ganó el campeonato de Francia, antes de ganar la categoría de cadete en el campeonato de Francia en 2008.

En 2009, es visto por la estructura de Gravity Sport Management, bajo el liderazgo de Éric Boullier, y entra en la categoría KF3 y juega notablemente la Serie Internacional WSK. Al año siguiente, nuevamente en KF3, sus resultados también son modestos: trigésimo quinto de los Open Masters italianos, séptimo en la Copa de invierno, sexto en la WSK Nations Cup y Bridgestone Europe Cup. Sin embargo, obtiene el segundo lugar del Trofeo Andrea Margutti.

Para su última temporada de karting en 2011, Ocon ocupa el vigésimo séptimo lugar en el Trofeo CIK-FIA Karting Academy y decimocuarto en la Campeonato Mundial de Karting para KF3. Novena del FEDER Kart Junior Masters y sexta del Trofeo Andrea Margutti, que fue finalista de la WSK Euro Series, KF3 y campeón KF3 de Francia.

En el año 2012 tuvo su debut en monoplazas, en Fórmula Renault. Al año siguiente fue tercero en la Eurocopa de Fórmula Renault 2.0 con dos triunfos. En 2014 logró un sitio en Fórmula 3 Europea gracias al Prema Powerteam, estaba en racha, encadenando ocho carreras seguidas donde siempre terminaba entre el 1º y el 2º. A partir de Bélgica, el neerlandés Max Verstappen ganó seis carreras seguidas, apretando mucho el campeonato. Aunque Ocon ganó tres carreras seguidas, pero después estuvo seis carreras sin ganar, con un solo podio. Verstappen no lo hizo mucho mejor, pero no logró remontar la diferencia con Ocon. Este supo ganar el campeonato de la Fórmula 3 Europea de 2014 con 18 años.

Ocon entró en la temporada 2015 de GP3 Series de la mano de ART Grand Prix, después de haber ganado el título de la Fórmula 3 Europea a Max Verstappen. Comenzó el año como uno de los favoritos, ganando en su carrera debut, con vuelta rápida incluida. Durante el final de temporada, Ocon solamente se bajó del podio en una carrera, consiguiendo su 14.º podio de en la última carrera que le valía para ser campeón de GP3 Series en su primer año.

Sus resultados en competiciones promocionales llamaron la atención de los equipos de la «categoría reina». El primero fue Lotus en 2014, donde Ocon logró pilotar un F1 por primera vez en unos tests. Para la temporada 2015, fue el equipo Sahara Force India F1 Team el que le fichó como su piloto de desarrollo. Después de ganar el título de GP3 Series, Mercedes-Benz lo incorporó en su programa para jóvenes pilotos. Luego, el equipo Renault F1 Team le fichó para ser su piloto de pruebas, llegando a probar varios entrenamientos libres en 2016.

Ocon dio el gran salto a piloto titular en el GP de Bélgica 2016, donde sustituyó a Rio Haryanto en el modesto equipo Manor Racing MRT. Participó en nueve carreras, aunque todas sin puntuar.

En noviembre de 2016 se anunció que Esteban remplazaría a Nico Hülkenberg en Force India para la temporada 2017, siendo compañero de Sergio Pérez.​ Puntuó en todas las carreras salvo dos, en ambos casos por toques con otros automóviles, destacándose dos quintas posiciones en España y México, y cinco sextas posiciones. De este modo, el francés culminó octavo en el campeonato.

En la siguiente temporada, el rendimiento de ambos pilotos de Force India decayó; Ocon solo sumó en 10 carreras, y finalizó 12.º con menos de 50 puntos, nuevamente detrás de su compañero mexicano.

En 2020 Ocon compartió equipo con Daniel Ricciardo en reemplazo de Nico Hülkenberg. Ese año, Ocon logró su primer podio en la Fórmula 1, al finalizar segundo en el Gran Premio de Sakhir.

El equipo Renault se renombró Alpine en 2021. En el Gran Premio de Hungría, la undécima carrera, Ocon tomó el segundo puesto tras una accidentada primera curva. Tras una bandera roja, Lewis Hamilton, quien iba primero, entró en boxes por neumáticos lisos una vuelta más tarde que el resto de pilotos. El francés tomó la punta de la carrera y desde allí lideró casi la totalidad de las vueltas para lograr su primera victoria y la primera de Alpine en la Fórmula 1.