Sao Paulóban született, apja motorsport-szakújságíró és rádiós kommentátor, lengyel származású anyja autóversenyző volt. Emerson kiskorától a motorok bűvöletében élt, kipróbálta magát motorkerékpáron és motorcsónakon, később a gokart lett a szenvedélye. Először bátyja, Wilson szerelője volt, majd ő is a volán mögé ült, és tizenhét évesen megnyerte a brazil bajnokságot. Húszévesen indult először a testvérével közösen épített járművel a brazil Formula Vee sorozatban (az együléses versenyautók a népszerű Volkswagen Bogár alapjaira épültek), és rögtön el is hódította a bajnoki címet.
1969-ben Angliába utazott, ahol egy Merlyn típusú Forma Forddal kezdett versenyezni, miközben szerelőként is dolgozott. Néhány hónap alatt három futamot is nyert, s felkeltette az új tehetségek után kutató Forma–3-as csapatfőnök, Jim Russell figyelmét. A szezont már Russell főnöksége alatt egy kategóriával feljebb és ismét bajnokként fejezte be.
Fittipaldi 1970-ben már a Forma–1 előszobájának számító Forma–2-ben állt rajthoz, és a nyolcversenyes szezont a harmadik helyen fejezte be. Ugyanebben a szezonban a csúcskategóriát akkor uraló Lotus-istálló harmadik pilótának szerződtette Jochen Rindt és John Miles mellé. A brazilra sokan akkor figyeltek fel, amikor a Brit Nagydíjon a 21. helyről rajtolva nyolcadikként ért célba. Az év szeptemberében a világbajnoki pontversenyben fölényesen vezető Rindt Monzában baleset áldozata lett, ezután Miles is távozott a Lotustól, s Fittipaldi hirtelen első számú pilótává lépett elő. A rá nehezedő teher nem nyomta agyon: megnyerte az Egyesült Államok Nagydíját, ezzel hozzásegítette Rindtet a Forma–1 történetének egyetlen posztumusz világbajnoki címéhez. Első teljes szezonjában, 1971-ben mindössze négy alkalommal tudott pontot szerezni, de háromszor dobogós volt, s összetettben a hatodik helyen végzett.
1972-ben aztán a mezőnyben nem volt nála gyorsabb és kiegyensúlyozottabb pilóta. Öt futamot megnyert, és már két versennyel a szezon vége előtt, Brazíliában ünnepelhette első világbajnoki címét. 1973-ban „csak” a második helyen végzett Jackie Stewart mögött, s 1974-ben átigazolt a McLarenhez. Második világbajnoki címét a Ferrari és Clay Regazzoni előtt szerezte meg, majd 1975-ben két futamgyőzelmet aratott, és második lett Niki Lauda Ferrarija mögött.
A következő szezontól a testvére, Wilson társaságában alapított, a brazil Copersucar vállalat által szponzorált istálló színeiben versenyzett. A családi csapat nem tudott lépést tartani a Lotusszal és a McLarennel, Fittipaldi 1976-ban összesen három pontot szerzett, ami csak a 17. helyhez volt elegendő. A csapatban 1980-ig versenyzett, társa ekkor a későbbi világbajnok Keke Rosberg volt.
A Rato (egér) és Emmo becenévre hallgató brazil az F1-ben 1970–1975 között 149 versenyhétvégét, 144 nagydíjat, 12 csapattársat, 11 szezont, 4 konstruktőrt, 2 motorgyártót, 13 autót, 14 győzelmet, 6 rajtelsőséget, 6 leggyorsabb kört, 35 dobogós helyezést, 50 kiesést és 281 pontot könyvelhetett el. 25 éves volt, amikor először világbajnok lett, és 2005-ig a legfiatalabb vb-győztesnek vallhatta magát. (Ma már csak a negyedik ezen a listán, 2005-ben Fernando Alonso, 2008-ban Lewis Hamilton, majd 2010-ben Sebastian Vettel állt az élre.)
A Forma–1 után, 1984-ben bekapcsolódott az amerikai CART-sorozatba. 1989-ben megnyerte az Indy 500-as futamot és a bajnokságot is, mivel másik négy versenyen is őt intették le elsőként. 1993-ban újra megnyerte a legendás indianapolisi 500 mérföldes versenyt, de bajnoki címet nem szerzett. Tengerentúli pályafutását 22 futamgyőzelemmel 1996-ban fejezte be, kényszerből: csúnyán bukott a Michigan Speedwayen, s alig épült fel nyak- és hátsérüléseiből, amikor egy repülőgép-balesetben egyik nyakcsigolyája tört el. Sokáig az is kérdéses volt, hogy újra lábra állhat-e, ám végül teljesen rendbe jött, versenyzői karrierje viszont véget ért.
A motorsport élete szerves része maradt. 1998–2000 között Nelson Piquet-vel és még két üzletemberrel üzemeltette az egykori riói Forma–1-es pályát. 2003-ban csapatfőnökként tért vissza az amerikai Champ Car bajnokságba, sőt 2005-ben a volán mögé is beült: az egykori F1-es pilóták részvételével zajló Grand Prix Masters dél-afrikai versenyén Nigel Mansell mögött második lett. 2008-ban testvérével a brazil GT3-as bajnokságban szerepelt. A Forma–1-ben a 2010-es monzai és a 2011-es montreali nagydíjon sportfelügyelőként, a vitatott helyzetek elbírálásában segítette a felügyelők munkáját.
Vállalkozói képességéről is tanúbizonyságot tett, Sao Paulóban működik Fittipaldi Motoring Accessories elnevezésű alkatrészüzeme, emellett foglalkozik narancstermesztéssel, férfisportruházattal és a róla elnevezett szivarfajta gyártásával és eladásával. 2001-ben beválasztották az autósport-hírességek csarnokába (Hall of Fame). Három házasságából hét gyermeke és hét unokája született, akik közül többen is sikeres versenyzők.
