Giovinazzin osakkeet kuljettajamarkkinoilla nousivat kohisten hänen esitettyä lukuisia erinomaisia otteita kauden 2016 GP2-sarjassa. Loppupisteiden toinen sija sai Ferrarin pestaamaan hänet junioriakatemiaansa.
Vuonna 2017 Giovinazzi toimi pääsääntöisesti Ferrarin reservi- ja simulaattorikuljettajana, mutta hän pääsi tekemään F1-debyyttinsä kauden alussa Sauber-tallin tarvitessa korvaajaa loukkaantuneelle Pascal Wehrleinille. Giovinazzi ajoi kaksi kilpailua, joista Australia sujui hyvin, mutta Kiinassa hän romutti autonsa kahteen kertaan.
Giovinazzi testasi Sauberia perjantaiharjoituksissa useaan otteeseen kauden 2018. Syksyllä hänet varmistettiin Kimi Räikkösen tallikaveriksi kaudeksi 2019.
Ensimmäinen kokonainen kausi F1-kuljettajana käynnistyi ohdakkeisesti, kun Giovinazzin suoritukset kalpenivat Räikkösen rinnalla. Kauden puoliväliin mennessä italialainen oli saanut kasaan vain yhden pisteen Räikkösen 31 vastaan.
Toisella puolella Giovinazzi paransi otteitaan, saaden palkkioksi vuoden jatkosopimuksen tallin kanssa.