Doch der junge Mann hatte Blut geleckt und begann 1950 an lokalen Motorradrennen teilzunehmen, bevor er 1952 in den Profibereich wechselte. Sein Debüt in der Motorrad-Weltmeisterschaft gab er auf einer Norton, bevor er zur italienischen Marke MV Agusta wechselte. Diese Paarung sollte zu einer der erfolgreichsten aller Zeiten werden: Surtees holte sieben Weltmeister-Titel, drei in der 350er-Klasse in den Jahren 1958, 1959 und 1960, und vier weitere in der 500er-Königsklasse im Jahr 1956 sowie in den drei aufeinander folgenden Jahren von 1958 bis 1960.
Es heißt, dass es sein Landsmann, der Engländer Mike Hawthorn, war, der ihm zum ersten Mal einen Wechsel auf vier Räder vorschlug. Der Ferrari-Rennfahrer hatte gerade die Formel-1-Weltmeisterschaft 1958 gewonnen. Bei einer Sportler-des-Jahres-Feier in der Londoner Park Lane saß er mit Surtees an einem Tisch und soll mit seinem schelmischen Yorkshire-Akzent gesagt haben: „Hey John, du solltest mal ein Auto ausprobieren. Die bleiben leichter aufrecht!“
Ein Jahr später wurde Surtees von Lotus-Chef Colin Chapman angesprochen: Man stellte dem aufstrebenden Rennfahrer einen Formel-1-Wagen für Veranstaltungen zur Verfügung, die sich nicht mit dessen Motorrad-Verpflichtungen überschnitten. Surtees zeigte schon bald, was in ihm steckte, und wurde beim Großen Preis von Großbritannien Zweiter. Während seiner Zeit bei MV Agusta hatte er etwas Italienisch gelernt, da die Mechaniker des Teams kein Englisch sprachen. Ihm war bewusst, dass dies auch für die Leute aus Maranello und den Unternehmensgründer Enzo Ferrari galt. Surtees kannte Ferraris extrem anspruchsvollen Charakter und die hohen Anforderungen, die er an seine Ingenieure und Fahrer stellte – denn dieser machte aus seinem ausgeprägten Ehrgeiz, um jeden Preis zu gewinnen, keinen Hehl. Aus diesem Grund lehnte der junge, vielseitig begabte Engländer bei der ersten Kontaktaufnahme aus Maranello freundlich ab. Er fühlte sich noch nicht bereit, zum „roten Planeten“ aufzubrechen.
Schließlich unterschrieb Surtees 1963 in Maranello. Enzo mochte englische Fahrer. Seinem Eindruck nach waren sie besser vorbereitet als Fahrer aus anderen Ländern und eher dazu bereit, den Moment zu nutzen, auch wenn dies manchmal bedeutete, größere Risiken einzugehen. Zwischen Surtees und Enzo Ferrari herrschte auf Anhieb Sympathie. Ferrari schätzte die Tatsache, dass der ausländische Fahrer ein wenig Italienisch sprach, was die Integration in das Team ein wenig erleichtern würde. Seine erste Saison mit der Scuderia fuhr Surtees in einem Jahr des Wiederaufbaus, nachdem ein Großteil der Ferrari-Ingenieure, die 1961 zum Gewinn beider Formel-1-Titel beigetragen hatten, das Unternehmen verlassen hatten. Dennoch errang der Brite seinen ersten Sieg auf dem berühmt-berüchtigten Nürburgring.
1964 brachte die Scuderia ein völlig neues Auto auf den Markt: den 158 F1. Angetrieben wurde der Wagen von einem innovativen 90-Grad-V8-Motor, der dank eines neuen Direkteinspritzsystems über 210 PS leisten konnte. Alles schien einen guten Lauf zu nehmen, als Surtees den nicht zur Meisterschaft zählenden Großen Preis von Syrakus gewann. Der eigentliche Saisonstart war jedoch weniger ermutigend: In den Niederlanden wurde Surtees Zweiter, in drei weiteren Rennen musste der Fahrer frühzeitig aufgeben. Doch dann wurde er in England Dritter, was einen Wendepunkt markierte. Anschließend gewann er im August in Deutschland und im September in Italien und befand sich damit wieder voll im Titelkampf.
In Watkins Glen wurde Surtees Anfang Oktober hinter seinem englischen Landsmann Graham Hill Zweiter. Zum dritten Mal in der Geschichte der Meisterschaft blieb der Titelkampf also bis zum Schluss spannend. Zur Entscheidung kam es Ende Oktober in Mexiko-Stadt. Graham Hill führte mit seinem B.R.M. die Tabelle mit 39 Punkten an, Surtees folgte mit 34 Punkten. Auf dem dritten Platz lag Jim Clark von Lotus mit 30 Punkten. Hill hätte auch als Dritter Chancen auf den Titel gehabt – vorausgesetzt, Surtees würde nicht gewinnen oder Clark würde nicht gewinnen und Surtees einen höheren als den dritten Platz belegen. Der Ferrari-Fahrer musste für einen Sieg gewinnen oder Zweiter werden, wobei Hill höchstens den vierten Platz belegen durfte. Damit Clark den Titel gewinnen konnte, durfte Surtees höchstens Dritter und Hill höchstens Vierter werden.
Clark legte einen perfekten Start hin, während Surtees zurückblieb. Clark beendete die erste Runde mit zwei Sekunden Vorsprung vor Dan Gurney (Brabham) und Lorenzo Bandini, während Hill und Surtees auf den Plätzen zehn und dreizehn lagen. In Runde 18 führte Clark vor Gurney, Hill, Bandini und Surtees. Bandini begann nun, Hill unter Druck zu setzen, was den sonst so unerschütterlichen Engländer dazu veranlasste, ihm in der Haarnadelkurve wütend die Faust entgegenzustrecken, nachdem der Italiener ihm mehrmals gefährlich nahe gekommen war. Das Unvermeidliche geschah nur eine Runde später, als der Ferrari den B.R.M. erneut in derselben Haarnadelkurve angriff. Es kam zum Zusammenstoß und beide Autos drehten sich. Auch wenn beide weiterfahren konnten, nutzte Surtees seine Chance und konnte auf den dritten Platz vordringen.
Es folgte eines der dramatischsten Finale in der Geschichte des Sports. Acht Runden vor Schluss kam Clark, der in Führung lag, aus der Haarnadelkurve ab, als er unglücklicherweise aufgrund eines Ölflecks rutschte. Gurney fuhr als Erster ins Ziel, Surtees wurde Zweiter. Damit sicherte sich der Engländer den Weltmeister-Titel – mit nur einem einzigen Punkt Vorsprung vor dem Pechvogel Hill, der als Elfter ins Ziel kam. Ferrari holte sich außerdem seinen zweiten Konstrukteurstitel. In diesem Jahr jährt sich dieser außergewöhnliche Tag in der Rennsportgeschichte zum sechzigsten Mal.
„Big John“ Surtees, wie er oft liebevoll genannt wurde, starb 2017 im Alter von 83 Jahren. Was bleibt, ist die Erinnerung an eine große Motorsportlegende.