La fascinación por los coches ya corría en su sangre como nieto del ingeniero Ferdinand Porsche. Comenzó su carrera profesional en Stuttgart-Zuffenhausen, el 1 de abril de 1963, como empleado en el departamento de pruebas de motores de Dr. Ing. h.c.F. Porsche KG. Después del exitoso diseño de un radiador de aceite para el Tipo 904 y un motor de competencia con seis cilindros de 180 CV, Piëch se convirtió en jefe del departamento de pruebas en 1966. Bajo su dirección, se desarrolló el legendario motor bóxer de seis cilindros del Porsche 911 hasta la fase de producción. En 1968, Piëch fue nombrado jefe de Desarrollo, antes de asumir la responsabilidad de las áreas de tecnología y desarrollo externo en el Consejo de Dirección de Porsche KG, en 1971.
Piëch dio especial importancia a la profesionalización del departamento de competición de Porsche, que logró innumerables éxitos bajo su mandato. Tomó la decisión de llevar a cabo el 917, presentado en 1969, un coche que sigue siendo considerado hoy en día como uno de los más exitosos de todos los tiempos. La primera victoria absoluta del 917 en Le Mans, en 1970, representó el comienzo de una nueva era para Porsche. Debido a la transformación de Porsche KG en una sociedad anónima y a la decisión de que los puestos de dirección de la empresa dejaran de estar ocupados por miembros de la familia, abandonó la empresa en 1972, al igual que todos los demás familiares. Ferdinand Piëch entró en Audi ese mismo año.
Permaneció asociado a Porsche como miembro del Consejo de Supervisión desde 1981 a 2015. En 1984, la Universidad Técnica de Viena le otorgó un doctorado Honoris Causa en Ingeniería. En 1999, 132 periodistas automovilísticos y expertos de la industria de 33 países le nombraron "Car Manager of the Century" (“Gestor del Automóvil del Siglo”).