Na start prvního skutečného závodu se Jim postavil v roce 1956. Nijak zvlášť nezazářil, ale to mu rozhodně neubralo na chuti závodit. Nezlomil ho ani odpor, se kterým se jeho záliba setkával v rodině. První vítězství přišlo již v roce 1957 a v roce 1958 už bylo jméno Clark známé i na okruzích v Anglii. Ještě tehdy sám sebe nepovažoval za žádnou hvězdu a nepřemýšlel o kariéře jezdce Grand Prix. Ale jiní už jeho vyjímečný talent rozpoznali, zvláště pak, když na Brands Hatch s Lotusem Elite vedl téměř celý závod a nakonec skončil těsně druhý za Colinem Chapmanem, který sedlal stejný vůz. Toho dne vzniklo spojení, které provázelo Jima po celý jeho život. Chapman si nemohl jeho výkonu nevšimnout a pozval ho na testování svého Lotusu pro formuli 2. Jim byl pomalejší než Chapmanův stálý jezdec Graham Hill a navíc mu monoposty nijak zvlášť neučarovaly. Tím spíš, že Hill při testech skončil s monopostem hlavou dolů poté, co mu upadlo kolo. Chapman však už z Jima oko nespustil.

První místo v týmu pro Grand Prix však Jimovi nabídl Reg Parnell, šéf týmu Aston Martin. Podařilo se mu přesvědčit dokonce i Jimova otce tvrzením, že jeho syn bude jednou mistr světa. Jenomže vůz Aston Martin nebyl nikdy dotažen do konce a tak Parnell souhlasil s tím, že Jim bude nadále závodit ve formuli 1 s monoposty Lotus. Poprvé se tak stalo v roce 1960 v Zandvoortu a ve své vůbec první Grand Prix jezdil Clark na čtvrtém místě, dokud se mu nerozsypala převodovka. V dalších závodech však byl úspěšnější a celkově si v tomto roce připsal jedno třetí a dvě pátá místa. Dost , aby to Jimovi zaručilo místo v Chapmanově týmu pro příští rok.

Jenomže rok 1961 se nevyvíjel ani zcela podle představ Chapmana, ani podle představ Clarka. Jim sice dosáhl svého prvního vítězství v závodě Grand Prix v Pau, ale byl to jen nemistrovský závod. Motor Climax nebyl právě tím nejvýkonnějším v poli a jezdci Lotusu museli dokazovat své mistrovství především na tratích, kde handicap slabšího motoru nebyl tak znát. Stirling Moss zvítězil v Monaku a na Nürnburgringu, ale na Clarka zbyla už jen dvě třetí a jedno čtvrté místo. A nakonec všeho ještě přišel tragický závod na Monze. Clarkův Lotus se dostal do kontaktu s vozem Ferrari Wolfganga von Tripse, který následně vyletěl z dráhy a zabil se. Při havárii kromě toho zemřelo i 14 diváků. Jim byl vnitřně pevně přesvědčen, že v kritický okamžik to byl Trips, kdo udělal chybu, ale snad z úcty k mrtvému příteli se tak nikdy veřejně nehájil. O to víc se do něj pustila italská média a navíc celou záležitost nakonec řešil soud. Přesto všechno si byl Chapman jist, že našel toho nejlepšího pro svůj tým. Následující roky to jen potvrdily.

V roce 1962 už měl Clark k dispozici špičkový vůz a nové monoposty Lotus vévodily startovnímu poli. Šampionát měl devět závodů a v šesti z nich startoval Clark z pole position. Třikrát zvítězil, ale ani to nakonec nestačilo. Po celý rok bojoval Grahamem Hilem, který jezdil na voze BRM. V rozhodujícím závodě, za situace, kdy po třech čtvrtinách závodu Clark vedl o půl minuty, ho zradila opět technika a mistrovský titul získal Hill. Fenomenálním se v tomto roce stal rovněž Clarkův výkon v závodě sportovních vozů na Nürnburgringu, kde s Lotusem 23B dokázal nadělovat továrním vozům Ferrari a Porsche, které měly dvojnásobný výkon motorů, až 20 sekund na jedno kolo. Nevyhrál. Technika Lotusu opět zradila.

Po úspěchu v roce1962 očekávali Clark i Chapman ještě větší úspěchy v roce následujícím. A skutečnost musela dokonce překonat jejich očekávání. Šampionát byl v roce 1963 tvořen desíti závody, přičemž do konečného hodnocení se započítávalo šest nejlepších výsledků. Clark startoval sedmkrát z pole position, sedm závodů vyhrál a zvítězil tedy maximálním možným počtem bodů. Ne vždy však to byla vítězství jednoduchá. Při Grand Prix Francie v Remeši odstartoval z první pozice a získával postupně malý náskok na své pronásledovatele. Vše vypadalo jasně, až do 13. kola, kdy závada na motoru způsobila, že nemohl vytočit motor výše než 8000ot/min. Během několika kol se pronásledovatelé přiblížili, ale během těch samých kol Jim dokázal přizpůsobit způsob, kterým projížděl okruh novým omezením. Brzdil později, dokázal řadit přesně na hraně nového limitu a dokázal zajet kolo stejně rychle, jako ostatní s vozy v plné kondici. Ve Watkins Glen dokázal dojet třetí. Po té, co do závodu odstartoval s jedním kolem ztráty a navíc opět s poškozeným motorem.

Rok 1964 nebyl šťastným rokem. Titul se Jimovi nepodařilo obhájit, o vítězství v Indianapolis přišel ne svojí vlastní vinou, ani Lotus 33 nebyl nejrychlejším vozem. Přesto zvítězil ve třech Grand Prix a dosáhl úspěchů se sportovními a cestovními vozy. S vozem Ford-Lotus Cortina se stal mistrem v sérii BTCC a fotografie jeho Cortiny, se kterou projížděl zatáčky po třech kolech, oblétly motoristické časopisy. Na závěr roku mu pak byl udělen Řád Britského impéria.

Clark sice vyšel z roku 1964 poražen, ale s o to větším odhodláním a zkušenostmi vstoupil do roku 1965. Během tohoto roku zvítězil v Mistrovství světa F 1, deklasoval Američany i ostatní Evropany v Indianapolis 500, získal Tasmánský pohár, znovu vítězil s cestovní Cortinou a dokonce nepříliš vydařený sportovní vůz Lotus 30 dokázal dovést k vítězství.

To, co bude následovat, ukázal Clark soupeřům už při Velké ceně JAR 1. ledna. Zvítězil v kvalifikaci, vedl od startu až do cíle a druhému v pořadí Johnu Surteesovi nadělil půl minuty.

Clark sice vynechal Grand Prix Monaka, aby se mohl soustředit na Indy 500, ale v Belgii znova demoralizoval své soupeře. Druhému Stewartovi nadělil minutu, ostatní předjel o kolo!

Ve Francii v tréninku zničil zcela nový motor Coventry Climax a musel absolvovat kvalifikaci ve starém šasi Lotusu 25, s již použitým motorem starší specifikace. Zřejmě proto porazil Stewarta jen o 30 sekund. A tak to šlo až do konce sezóny, která se stala Clarkovou nejúspěšnější.

Rok 1966 byl plný rozčarování. Nové technické předpisy, které vstoupily v platnost, řádně zamíchaly jezdeckým polem a Colin Chapman tentokráte nebyl připraven dobře. Clark střídal v úvodních závodech sezóny vozy s různými, většinou nedostatečně výkonnými verzemi motoru Climax. Chapman skládal velké naděje v nevyzkoušený motor BRM H-16, ale tato výkonná konstrukce se bohužel ukázala naprosto nespolehlivou. Laborování s různými kombinacemi šasi a motorů přinesla také řadu odpadnutí, když málo vyzkoušené kombinace nevydržely namáhání závodu. A tak se Jim nakonec musel spokojit pouze s jediným vítězstvím, když ve Watkins Glen dotáhl nespolehlivý, ale výkonný Lotus-BRM až do cíle.

Rok 1967 nezačal o nic lépe, když v JAR opět nevydržel komplikovaný motor BRM. Přesto však během následujících měsíců svitla naděje, když Chapman spojil své síly s Fordem, který na scénu Grand Prix přivedl legendární Ford-Cosworth V8. Spolu s šasi Lotusu 49 dal Clarkovi a stájovému kolegovi Hillovi výhodu nad ostatními. Tak to alespoň vypadalo na papíře. Clark zvítězil v Holandsku, jenže pak se zákonitě dostavily dětské nemoci nového motoru. Přišlo však i další vítězství v Anglii a další závody, ve kterých Clark s novým Lotusem dokazovali, že až Cosworth dozraje, bude jen těžko k poražení. Ani další dvě vítězství v konci sezóny už nezměnily nic na tom, že v šampionátu zvítězil Dennis Hulme. Clark se přesto cítil plný energie a s vědomím možností svého Lotusu-Cosworth se těšil na nadcházející sezónu.

Nový rok začal tak, jak ten předešlý naznačoval. V Grand Prix JAR Clark zvítězil a dosáhl tak svého 25. vítězství v Grand Prix, čímž v historických tabulkách předstihl Fangia. Zdálo se, že šampionát mu leží u nohou. Clark se pak zúčastnil závodů Tasmánské série, kterým rovněž dominoval, a poté začal v Anglii testovat turbínový Lotus pro Indy 500. O prvním dubnovém víkendu se měl zúčastnit závodu sportovních vozů v Brands Hatch s prototypem Ford, ale díky nejasnostem s potvrzením startu se nakonec rozhodl zúčastnit závodu F 2 v Hockenheimu za Chapmanův tým Golden Leaf Lotus. Na trati, kterou si nikdy neoblíbil, s vozem, který neměl rád. Při havárii v pátém kole první rozjížďky na místě zemřel.

Příčina tragédie nebyla nikdy zcela objasněna.

Na jeho pohřbu v rodném Skotsku se sešli téměř všichni závodníci Grand Prix. Snad za ně za všechny vyjádřil jejich pocity Chris Amon: :

"Kromě nezměrného smutku jsme tehdy všichni cítili i strach. Pokud se to mohlo stát jemu, jaké šance máme my? Myslím, že jsme cítili, že jsme ztratili našeho vůdce."