
Sandro Cortese fait ses débuts en Grand Prix 125cc en 2005, après avoir longuement évolué dans le Championnat d'Allemagne, et termine sa première course en 20ème position, à Jerez, avec le team Kiefer-Bos-Castrol. Il termine sa première saison à la 26ème place du classement général et rejoint ensuite Elit-Caffe Latte pour les trois années suivantes. Sur une Honda, le jeune Allemand progresse de façon régulière et pointe à la huitième place du classement 125cc en 2008.
Nouvelle recrue d'Ajo Interwetten en 2009, Cortese obtient son premier podium dès sa première course avec le team Champion du Monde (Mike di Meglio - 2008), avec une splendide troisième place au Qatar. Il décroche un peu plus tard sa première pole position à Assen et monte sur le podium à deux autres reprises, au Portugal et en Australie, avant de finir le Championnat en sixième position. Il fait ensuite équipe avec Marc Márquez chez Ajo en 2010 mais reste dans l'ombre du prodige catalan et réalise une saison décevante qui le pousse à partir chez Intact-Racing Team Germany pour courir sur Aprilia en 2011.
Ce changement d'équipe s'avère payant puisque Cortese signe deux podiums sur les trois premières courses de la saison et décroche sa première victoire à Assen puis une seconde en Australie, pour conclure la dernière saison de la catégorie 125cc en quatrième position. De retour dans l'équipe d'Aki Ajo, rebaptisée Red Bull KTM Ajo pour ses débuts en Moto3™ avec le constructeur autrichien, Cortese prend une pole position et la troisième place au Qatar, lors de la première course de l'année. Rapidement opposé à Maverick Viñales dans la lutte pour la suprématie, l'Allemand brille par sa régularité et monte sur le podium treize fois en quatorze courses avant de remporter une quatrième victoire et le titre de Champion du Monde Moto3™ au Grand Prix de Malaisie.