Durante los años posteriores, Senna pasó por más competiciones de karting y por el Campeonato Británico de Fórmula 3 con el equipo West Surrey Racing. Debido a su buena actuación en este campeonato, Senna atrajo la atención de los equipos de Fórmula 1 Williams, McLaren, Brabham y Toleman, para los cuales realizó pruebas de pretemporada. 

Accidente en Ímola

En el año 1994 Senna se había unido al equipo Williams luego de haber ganado su último mundial en 1991 con Mclaren,  quienes no le pudieron brindar un monoplaza lo suficientemente competitivo para las temporadas de 1992 y 1993. 

Durante el Gran Premio de San Marino de 1994, en Ímola, el 1 de mayo de dicho año, se produjo un gran accidente a la salida y tuvo que ingresar el coche de seguridad que excesivamente lento para los coches en pista. Esto solamente aumentaba las ansias y la desesperación de Senna de poder avanzar rápido (en la Fórmula 1 es vital que el coche de seguridad valla lento, pero tampoco puede excederse en su lentitud, pues los neumáticos de los monoplazas pueden perder temperatura, y por tanto, agarre.)

La carrera se reanudó en la vuelta 6. En la vuelta 7, el automóvil de Senna no tomó la curva apodada como Tamburello, sino que salió de la pista en línea recta aproximadamente a 305 km/h e impactó brutalmente contra un paredón de cemento a 218 km/h. La rueda delantera derecha se desprendió y golpeó su casco mientras que un brazo de la suspensión (de la misma rueda) le atravesó el casco y la visera. Senna fue trasladado en helicóptero al hospital Maggiore de Bolonia, donde permaneció en coma inducido algunas horas. Poco después, se confirmó su muerte.

La causa aparente de que el Williams FW16 del brasileño saliera despedido hacia el paredón de la curva de Tamburello fue la rotura de la barra de dirección de su monoplaza. 

Este hecho ocurrió un día después que otro piloto, el austríaco Roland Ratzenberger, falleciera durante la clasificación en la curva Gilles Villeneuve.