Liuzzi 1991-ben kezdett el gokartozni. 1993-ban megnyerte az olasz gokart bajnokságot, 1995-ben második helyen végzett a világbajnokságban és ötödiken az Európa-bajnokságban. 2001-ben megnyerte a gokart világbajnokságot – az utolsó futamon a Forma-1-es szezon után beugró, akkor már négyszeres világbajnok Michael Schumachert is megverve. Ugyanebben a szezonban már autókkal is versenyzett és a második helyen végzett a német Forma-Renault bajnokságban.

2002-ben már a német Forma-3-ban versenyzett, ahol három pole pozíciót szerzett és a kilencedik helyen végzett összetettben. Ugyanebben az évben megnyerte a nemzetközi San Marinói Forma-3-as futamot és tesztelt a Coloni Motorsport Forma-3000-es csapattal, valamint a Forma-1-es BMW-Williams istállóval.

2003-ra a Coloni leszerződtette a nemzetközi Forma-3000-es bajnokságba, amelyben a negyedik helyen végzett. 2004-ben az Arden csapat versenyzője lett ugyanebben a sorozatban és dominálta a szezont. Tíz versenyből hetet megnyert és kilenc pole pozíciót szerzett – ami Forma-3000-es rekord az egy szezonban elért sikereket illetően. Természetesen ezekkel az eredményekkel fölényesen megnyerte a bajnokságot.

Eredményei figyelmet kaptak a Forma-1-ből is. A 2004-es szezon végén összefüggésbe hozták Liuzzi nevét a Ferrarival (mint lehetséges tesztpilóta) és a Sauber-Petronasszal (utóbbival tesztelt is egy alkalommal szeptemberben), végül azonban a Red Bull istálló szerződtette le.

A csapatnak egy állandó versenyzője volt 2005-ben – David Coulthard -, míg a másik autóban Liuzzi és egy másik fiatal reménység Christian Klien váltotta egymást. A szezont Klien kezdte: az első három versenyen ő ülhetett a Red Bullba, majd San Marinóban került Liuzzira a sor. A csapatvezetőket jobban meggyőzte Klien teljesítménye, így az olasz csak négy verseny erejéig vezethette a Red Bullt, a Kanadai Nagydíjtól ismét Klien ülhetett az autóba és a szezon végig Liuzzi már nem is kapott több lehetőséget – csak tesztpilótaként. Liuzzi négy versenyén a csapattal 1 pontot szerzett Imolában.

A 2005-ös szezon végén a Red Bull kivásárolta a Minardi csapatot és Toro Rosso néven saját „B-csapataként” működtette tovább. Miután Coulthardnak és Kliennek 2006-ra is meghosszabbították a szerződését a Red Bullal, Liuzzi a Toro Rossóhoz került az új szezonban, ahol az amerikai Scott Speed a csapattársa.

Liuzzi nőtlen, jelenleg az olaszországi Pescarában él. Anyanyelvén kívül angolul és franciául beszél, példaképeinek Ayrton Sennát és Nigel Mansellt tartja. Menedzsere a Lotus csapat egykori vezetője, Peter Collins.