Aurélien Panis fait ses débuts en monoplace lors de la saison 2011 du Championnat de France F4. Il termine dixième du championnat. Il passe à l'étape suivante en 2012, en participant à certaines courses de l'Eurocup Formula Renault 2.0 et de Formula Renault 2.0 Alps[1]. Il décroche quelques points en Formula Renault 2.0 Alps et termine seizième du championnat. Lors de la saison suivante, il intègre la Caterham Racing Academy, filière de jeunes pilotes de Caterham F1 Team. Cette intégration s'explique par le fait qu'il est le fils du manager de Charles Pic, pilote titulaire chez Caterham[2]. Il décroche notamment ses premiers points en Eurocup Formula Renault 2.0.
Lors de la première course de la saison 2018-2019 du Trophée Andros, il marque l'histoire de ce dernier avec sa victoire au volant d'une voiture électrique en étant confronté à des véhicules thermiques[7]. En 2019-2020, après le passage du Trophée Andros au tout-électrique, il remporte pour la première fois ce championnat, devant le multiple champion en titre Jean-Baptiste Dubourg[8].