Martinez de la Rosa debutó en la Fórmula 1 con el equipo Arrows en 1999, después de desempeñarse un año como piloto probador con el equipo Jordan. Ha sido uno de los pocos pilotos capaces de puntuar en la Fórmula 1 en el día de su debut, en el Gran Premio de Australia de 1999, en el que finalizó en sexta posición. Sin embargo, los malos resultados del auto hicieron que el corredor español no tuviera mayor exposición.

En el año 2000, y de la mano del nuevo automóvil de Arrows, Martinez tuvo la oportunidad de probar su valía nuevamente logrando dos puntos en el ranking. Cuando creía que sería el conductor de la temporada 2001, Arrows despidió al español y contrató al piloto brasileño Enrique Bernoldi, cuyo patrocinador aportaba más dinero a la escudería.

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Entonces, le llegó una oferta de Prost, pero finalmente sería la escudería Jaguar quien fichó al conductor catalán para compartir el puesto de probador con el sudafricano Tomas Scheckter en el 2001, con la garantía de ser el piloto en el 2002.

Sin embargo, los malos resultados de Burti en las tres primeras carreras del Mundial del 2001 y los buenos registros de Martinez como probador, acabaron por convertirle en el piloto oficial de Jaguar; también, pudo debutar en el Mundial del 2001 en su ciudad natal, Barcelona, en el Gran Premio de España.

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