Dopo l'esordio in Formula Ford, nel 2001 arriva secondo nel campionato britannico di Formula 3 vincendo sei gare, in aggiunta al Gran Premio di Pau, gli Spa Masters, e la FIA F3 Coppa Europa. Nella stagione 2001 è collaudatore per la BAR mentre nel 2002 esordisce in Formula 1 con la Minardi sostituendo in due gran premi Alex Yoong. Non riuscendo a trovare un posto come pilota ufficiale, dal 2003 al 2005 è pilota di riserva e collaudatore della BAR, dimostrandosi molto veloce nelle libere; per questo motivo ha partecipato al Gran Premio della Malesia 2005 in sostituzione di Takuma Satō, febbricitante, dovendosi tuttavia ritirare. Nel campionato 2006 ha continuato come terzo pilota della Honda (che ha preso il posto della BAR) mostrandosi sempre veloce nei test. Nella stagione 2007 ottiene finalmente un volante fisso nella Super Aguri; durante la stagione non ha ottenuto punti iridati, data anche la scarsa competitività della vettura, pur essendo protagonista di buone prove. Nel 2008 comincia una nuova stagione sempre con la piccola scuderia giapponese, ma il team si ritira dopo il Gran Premio di Spagna, lasciando il pilota inglese senza un volante per il resto della stagione. Nel 2009 viene assunto come terzo pilota dal debuttante team Brawn (che curiosamente ha preso il posto della Honda con cui aveva collaborato in passato).
Nel 2015 Davidson, oltre a Buemi, viene affiancato da Nakajima. Il campionato non inizia nel migliore dei modi: a Silverstone sono terzi dietro l'Audi n7 e la Porsche n18, mentre a Spa (dove Nakajima non corre per un infortunio) va ancora peggio, infatti lui e Buemi sono appena ottavi.
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