Родился 21 марта 1960 г. в г. Сан-Паулу (Бразилия) в семье богатого землевладельца Милтона да Силвы. Сенна - девичья фамилия матери.
В 1977 г. окончил колледж Рио Бранко в Сан-Паулу.
Впервые за руль гоночного карта сел в четыре года. С 13 лет принимал участие в соревнованиях. В 1977 г. выиграл чемпионат Южной Америки по картингу, с 1978 г. по 1982 г. участвовал в первенствах мира по картингу, дважды занимал вторые места (1979, 1980).
Айртон Сенна дебютировал в "Формуле-1" в сезоне 1984 г. в составе команды "Тоулман". В итоговом зачете чемпионата мира занял девятое место.
В следующем сезоне перешел в команду "Лотус". 21 апреля 1985 г. на Гран-при Португалии, впервые в карьере стартовав с поул-позиции, выиграл свою первую гонку в "Формуле-1".
В 1988 г. заключил контракт с командой "Макларен", где его напарником стал французский гонщик Ален Прост. Противостояние Проста и Сенны было одним из самых ярких в истории "Формулы-1".
Выступая за "Макларен", Айртон Сенна трижды становился чемпионом мира (1988, 1990, 1991).
В 1994 г. он начал выступления за команду "Уильямс". В двух первых Гран-при выиграл квалификацию и стартовал с первой позиции, однако не финишировал.
Айртон Сенна трагически погиб 1 мая 1994 г. на 35-м году жизни. В этот день он участвовал в гонке Гран-при Сан-Марино (третий этап чемпионата "Формулы-1" сезона 1994 г.) на автодроме имени Энцо и Дино Феррари в Имоле (Италия). На седьмом круге дистанции болид Айртона Сенны на скорости 307 км/ч сорвался с трассы в повороте "Тамбурелло" и врезался в бетонную стену. Гонка была остановлена, Сенну доставили в больницу г. Болонья. Несколько часов спустя врачи приняли решение отключить его от аппарата искусственного дыхания. Причиной гибели стала черепно-мозговая травма. Его шлем пробил обломок подвески гоночного болида. Похоронен на кладбище Морумби близ Сан-Паулу.
Айртон Сенна неоднократно признавался величайшим гонщиком в истории "Формулы-1". За свою карьеру он провел 161 гонку и одержал 41 победу.
Особенно успешно выступал в дождевых гонках, за что получил от журналистов и болельщиков прозвище "Человек дождя".
Ему принадлежат рекорды по количеству выигранных подряд поул-позиций (восемь раз в 1988-1989 гг.) и по количеству побед в одной из самых престижных гонок "Формулы-1" - Гран-при Монако (шесть; 1987, 1989-1993), а также ряд других достижений.
Айртон Сенна был известен своей благотворительной деятельностью. Согласно завещанию спортсмена, после смерти все его состояние (около 400 миллионов долларов) перешло благотворительному фонду, занимающемуся борьбой с бедностью и поддержкой детей и молодежи в Бразилии.
В 1981-1982 гг. Айртон Сенна был женат на Лилиан де Вашконселуш Соуза. Его племянник (сын старшей сестры Вивиан) Бруно Сенна - автогонщик, выступал в "Формуле-1" в 2010-2012 гг.