Carrera temprana
Wallace comenzó a correr en las series de carreras de coches Bandolero y Legends, así como en eventos locales de modelos tardíos, a la edad de nueve años. En 2005, ganó 35 de las 48 carreras de la serie Bandolero celebradas ese año; en 2008 se convirtió en el piloto más joven en ganar en el Franklin County Speedway de Virginia.
K&N Pro Series/Drive for Diversity
En 2010, Wallace comenzó a competir en la NASCAR K&N Pro Series East, una serie regional y de desarrollo. Wallace condujo para Rev Racing como parte del programa Drive for Diversity de la NASCAR, y fue contratado como piloto de desarrollo para Joe Gibbs Racing. Ganó su primera carrera en la serie, en Greenville-Pickens Speedway, convirtiéndose en el piloto más joven en ganar en la pista, también fue el más joven, que comenzó como la Busch North Series en 1987. También ganó más tarde en el año en el Lee USA Speedway de New Hampshire, en su camino a terminar tercero en los puntos de la serie y ganar el premio de Novato del Año de la serie. Fue el primer afroamericano en ganar el premio al novato del año en una serie de la NASCAR. La temporada 2011 de Wallace lo vería ganar tres veces, en el Richmond International Raceway, en el Columbus Motor Speedway y en el Dover International Speedway, y terminó segundo en puntos detrás de Max Gresham.
Wallace pasó a correr directamente para Joe Gibbs Racing para la temporada 2012. Corriendo toda la temporada de la K&N East Series junto con cuatro a seis carreras seleccionadas en la Nationwide Series, Wallace ganó el segundo evento East del año en Greenville-Pickens Speedway, su primera victoria con JGR.
En 2018, Wallace volvió a la K&N East en Watkins Glen conduciendo el No. 27 para Jefferson Pitts Racing con el fin de proporcionarle tiempo de asiento adicional en el circuito de carretera antes de la carrera de la Cup Series más tarde ese fin de semana.
Xfinity Series
2012
Wallace hizo su debut en la serie nacional en la Xfinity Series a finales de mayo, conduciendo el No. 20 Dollar General Toyota para JGR en Iowa Speedway; corrió entre los diez primeros durante la mayor parte del evento, terminando noveno. Después de publicar otros resultados entre los diez primeros en sus dos siguientes salidas en la serie, Wallace ganó la primera pole de su carrera en la Nationwide Series en el Dover International Speedway a finales de septiembre.
2014
En 2014, regresó a la Nationwide Series para Joe Gibbs Racing en el nº 20, comenzando en mayo en Talladega Superspeedway, donde terminaría 34º después de verse involucrado en The Big One mientras corría 13º. Sólo corrió una carrera más de Nationwide ese año, en Daytona en julio con el patrocinio de la campaña «Share a Coke» de Coca-Cola, donde terminaría en un sólido 7º puesto.
2015
Después de la temporada 2014, se esperaba que Wallace subiera a la Xfinity Series con Joe Gibbs Racing en un paseo a tiempo completo, con el propietario Joe Gibbs afirmando que tendrían «un gran programa» para el joven piloto. Después de que el equipo luchara por encontrar patrocinio durante más de 15 carreras, el 8 de diciembre de 2014, Wallace anunció que se le había concedido su petición de dejar JGR y buscar otras oportunidades. Más tarde, se informó que había firmado un acuerdo para competir en la Xfinity Series para Roush Fenway Racing para 2015 con Chad Norris como su jefe de equipo. El 18 de diciembre de 2014, RFR anunció oficialmente que habían firmado a Wallace para competir a tiempo completo en el Ford Mustang nº 6 en 2015, con patrocinadores y miembros de la tripulación que se anunciarán en una fecha posterior. El 28 de enero de 2015, en el Día de los Medios de Comunicación de la NASCAR, se anunció que Wallace conduciría el Ford EcoBoost Mustang nº 6. Wallace comenzó la temporada con un 12º puesto en Daytona y consiguió 14 top-tens para terminar 7º en la clasificación final de puntos. Fue superado por Daniel Suárez para el Rookie del Año por un solo top-ten.
2016
Wallace terminó sexto en el inicio de la temporada en Daytona. Cayó hasta el 11º puesto en puntos, pero consiguió el mejor resultado de su carrera en Dover International Speedway, terminando 2º tras el dominante Erik Jones, y entró en la persecución inaugural de la Xfinity Series. Llegó a la ronda de 8 antes de ser eliminado después de la penúltima carrera en Phoenix.
2017
Wallace firmó con Biagi-DenBeste Racing para conducir el Ford nº 98 en Chicagoland Speedway, donde lograría un 10º puesto.
Serie de camiones
2013
En febrero de 2013, se anunció que Wallace correría una temporada completa en la Camping World Truck Series en el No. 54 Toyota propiedad de Kyle Busch Motorsports. En el Rockingham Speedway en abril, Wallace, tras un contacto accidental con Ron Hornaday Jr, fue girado por Hornaday bajo una bandera de precaución, su camión golpeó la pared exterior. Hornaday fue penalizado por el contacto, siendo enviado a la parte trasera del campo; después de la carrera Hornaday fue penalizado con 25 puntos del campeonato y se le impuso una multa de 25.000 dólares, además de ser puesto en libertad condicional para el resto de la temporada. La situación se comparó con un incidente en la WinStar World Casino 350K de 2011, en la que Kyle Busch destrozó deliberadamente a Hornaday en el Texas Motor Speedway.
El 26 de octubre de 2013, Wallace se convirtió en el primer piloto afroamericano en ganar en una de las series nacionales de la NASCAR desde 1963, al ganar la Camping World Truck Series Kroger 200 en el Martinsville Speedway. La única victoria anterior de un piloto afroamericano fue la de Wendell Scott en la División Grand National el 1 de diciembre de 1963. Wallace terminó octavo en puntos en su temporada de novato.
2014
En 2014, Wallace regresó a la Camping World Truck Series a tiempo completo en el Nº 54. En junio, Wallace ganó la Drivin’ for Linemen 200 en Gateway Motorsports Park. Tres semanas después, luchó contra Kyle Larson y Ron Hornaday Jr. por la victoria en Eldora Speedway. Wallace se mantuvo alejado de Larson, que destrozó su coche tratando de alcanzarlo, y venció a Hornaday por un margen de 5,489 segundos para ganar el segundo Mudsummer Classic anual. Wallace cambió al nº 34 para la Kroger 200 en Martinsville en homenaje a Wendell Scott, y lideró el mayor número de vueltas de camino a su segunda victoria consecutiva en la carrera. Wallace ganó su última carrera con KBM, el final de la temporada en el Homestead Miami Speedway, superando de nuevo a Larson para conseguir su primera victoria en un circuito no corto. Las cuatro victorias de Wallace, junto con nueve top cinco y 14 top diez, lo llevaron a ocupar el tercer lugar en los puntos.
2017
Wallace regresó a la Camping World Truck Series en Michigan en agosto, conduciendo el camión Nº 99 para MDM Motorsports, y terminó ganando la carrera, manteniendo a raya a Christopher Bell y Kyle Busch, que completaron los tres primeros. Sin embargo, se descubrió que el camión de Wallace tenía orificios de ventilación ilegales, lo que resultó en una sanción de nivel L1 que suspendió al jefe de equipo Shane Huffman por una carrera y penalizó al equipo No. 99 con diez puntos.
2018
En mayo, Wallace regresó una vez más a la Truck Series, conduciendo el No. 20 para Young’s Motorsports en Kansas. Terminó en el puesto 14 después de quedarse sin combustible desde la quinta posición a falta de 4 vueltas.
2019
En marzo, Wallace regresó a la Truck Series para la TruNorth Global 250 en Martinsville y la Vankor 350 en Texas, conduciendo el Nº 22 para AM Racing. Sustituyó al piloto/dueño del equipo, Austin Wayne Self, tras su suspensión. Wallace terminó 10º y 20º, respectivamente, en estas dos carreras. Self se reincorporaría antes de la siguiente carrera (en Dover) y volvió a su camión.
2021
En marzo de 2021, Wallace se unió a Spencer Davis Motorsports para conducir su Nº 11 en la Pinty’s Dirt Truck Race en el trazado de tierra de Bristol Motor Speedway. Para esta carrera, el camión fue alineado en una asociación con Hattori Racing Enterprises.
Cup Series
2017
El 5 de junio, 2017, Richard Petty Motorsports anunció los planes para que Wallace condujera el No. 43 del equipo en lugar del lesionado Aric Almirola, convirtiendo a Wallace en el primer afroamericano en correr en la Cup Series desde Bill Lester en 2006. En la clasificación para su debut en la Copa en la Pocono 400, pudo avanzar a la segunda ronda y salir 16º. Durante la carrera, Wallace sufrió penalizaciones por exceso de velocidad en la calle de boxes, incluida una mientras cumplía una penalización de paso anterior; en un momento dado, estuvo a punto de perderse su puesto en boxes porque buscó su señal de boxes de Xfinity en lugar del nº 43. Terminó en el puesto 26 y con una vuelta de desventaja. Después de felicitar a Ryan Blaney en el Victory Lane, Wallace se desmayó y necesitó atención médica. Más tarde declaró: «Es la tercera vez que ocurre esto. Me cabreo tanto conmigo mismo que me desmayo»
Wallace obtuvo un final de 11º en Kentucky tras verse involucrado en un accidente en la última vuelta.
2018
Después de que Aric Almirola anunciara su marcha de Richard Petty Motorsports, el propietario del equipo Richard Petty anunció en una entrevista que él y el equipo estaban trabajando en la contratación de Wallace como nuevo piloto del nº 43 en 2018. Wallace fue presentado oficialmente al equipo como su nuevo piloto el 25 de octubre de 2017. Es el primer piloto afroamericano en tener una montura de la Copa a tiempo completo desde Wendell Scott en 1971.
Antes de las 500 millas de Daytona que abren la temporada, Wallace recibió el apoyo del miembro del Salón Nacional del Béisbol Hank Aaron y del piloto de Fórmula 1 Lewis Hamilton. Condujo el Chevrolet Camaro n.º 43 para terminar en segundo lugar por detrás de Austin Dillon, el mejor resultado de un piloto novato a tiempo completo en la historia de la carrera, tras superar a Denny Hamlin en la línea de salida/llegada por 0,002 segundos. Sin embargo, Wallace sólo consiguió dos finales entre los 10 primeros en la carrera de primavera de Texas y en la de otoño de Phoenix. Terminó en el puesto 28 en la clasificación final de puntos.
En octubre de 2018, Wallace fue nombrado en la lista Power 100 de la revista Ebony, uniéndose a las filas de Stephen Curry, Antonio Brown, Venus Williams y el ex presidente y la primera dama Barack y Michelle Obama.
2019
A pesar de seguir teniendo finales mediocres en la temporada 2019, Wallace mostró todo su potencial con RPM en la Monster Energy NASCAR All-Star Race 2019 al ganar la segunda etapa del Monster Energy Open y terminar quinto en la Carrera de las Estrellas. Su otro punto culminante de principios a mediados del verano fue en Watkins Glen, cuando hizo un trompo a Kyle Busch fuera de la pista en la vuelta 61.
En la Brickyard 400, Wallace tuvo una de las mejores carreras de su carrera al terminar tercero después de correr entre los 10 primeros durante todo el día. Siguió mostrando mejoras en sus finales durante la temporada, sobre todo en Richmond, donde salió 37º y terminó 12º.
En el Roval de Charlotte, Wallace terminó 24º después de que Alex Bowman le hiciera un trompo en la vuelta 42 después de que Wallace le hiciera el gesto del dedo corazón a Bowman en varias vueltas. Wallace se vengó después de la carrera salpicando agua en la cara de Bowman. El vicepresidente ejecutivo y jefe de desarrollo de carreras de la NASCAR, Steve O’Donnell, dijo en Sirius XM NASCAR Radio que los funcionarios planean tener una conversación con Wallace sobre el altercado. El 5 de octubre, Wallace se disculpó con Jeff Gordon, con la directora médica de AMR NASCAR Safety, la Dra. Angela Fiege, y con el ejecutivo de Hendrick Motorsports, Jeff Andrews, por haberles salpicado durante el incidente, pero declaró que no se arrepiente de lo que le hizo a Bowman.
El 9 de noviembre, Wallace fue multado con 50.000 dólares y se le descontaron 50 puntos por manipular intencionadamente la competición en Texas, cuando hizo un trompo con su coche en la pista tras sufrir un fallo en un neumático. Volvió a terminar en el puesto 28 de la clasificación final de puntos.
2020
Para la temporada 2020, Wallace se reunió con el jefe de equipo Jerry Baxter, que trabajó con él en la Truck Series. En la Pennzoil 400 en Las Vegas, Wallace terminó sexto para su mejor final en una pista de 1,5 millas. Cuando la temporada se detuvo después de cuatro carreras debido a la pandemia de COVID-19, era el 18º en puntos.
Durante el parón, participó en la eNASCAR iRacing Pro Invitational Series, sancionada por la NASCAR, donde fue noticia en el evento de Bristol de la liga de carreras de simulación por abandonar antes de tiempo por decisión propia tras chocar en la undécima vuelta. Wallace respondió a las críticas de los aficionados burlándose de la facilidad con la que se ofendían por un videojuego. En respuesta, su principal patrocinador, Blue-Emu, abandonó el patrocinio del coche virtual nº 43. El vicepresidente ejecutivo de Blue-Emu, Ben Blessing, dijo que el arrebato de Wallace habría sido inaceptable durante una carrera física. Según Blessing, el arrebato de Wallace no fue el acto de un piloto de la NASCAR, sino de «alguien como mi hijo de 13 años que rompió su mando jugando a algún juego en el que construye casas». Más adelante en la temporada del Pro Invitational, después de publicar inicialmente un tuit en el que buscaba un observador para el evento de Talladega, Wallace anunció que «se retiraría», afirmando que practicar para los eventos de iRacing era demasiado difícil: «Simplemente me quemo después de un día. No es culpa de los juegos, simplemente ha sido así durante años».
Wallace consiguió un segundo top ten en la Supermarket Heroes 500 de Bristol tras salir en el puesto 36. Otros diez primeros llegaron en la Brickyard 400 de Indianápolis y en la FireKeepers Casino 400 de Michigan, con sendos novenos puestos. En la Coke Zero Sugar 400 de Daytona, que finalizó la temporada regular, consiguió un quinto puesto a pesar de verse involucrado en un accidente en la última carrera.
El 10 de septiembre, Wallace anunció que dejaría RPM al final de la temporada 2020. Terminó en el puesto 22 de la clasificación de puntos.
2021
El 21 de septiembre de 2020, Michael Jordan anunció que él y el veterano de la NASCAR Denny Hamlin habían creado un equipo de la NASCAR, llamado 23XI Racing con Wallace como primer piloto en el Nº 23. Wallace fue reemplazado por Ty Dillon en el Busch Clash de 2021, ya que Wallace no era elegible para competir en la carrera. Después de clasificarse cuarto para las 500 millas de Daytona, terminó segundo en su Duelo Bluegreen Vacations ante Austin Dillon. Terminó 17º en la Daytona 500 tras verse involucrado en un ardiente accidente en la última vuelta.