Neveu de Jo Schlesser, l'un des pilotes français les plus populaires des années 1960, Jean-Louis Schlesser effectue ses débuts en sport automobile peu de temps après la mort tragique de son oncle, survenue à Rouen-les-Essarts lors du Grand Prix de France 1968.
Champion de France de Formule 3 en 1978 (titre partagé avec Alain Prost), il passe à la Formule 2 en 1982 et il est aussi pilote d'essai de 1982 à 1988 chez Williams F1, en 1983 il participe à la course des Champions en Formule 1 à Brands Hatch où il se classe sixième, puis il connaît une expérience en Formule 1 au Grand Prix de France 1983. Il manque sa qualification au volant d'une RAM-Ford. Champion de France de voitures de production en 1984 et 1985, il passe ensuite en Sport-Prototypes. En 1988, pour la première année chez Sauber-Mercedes, il gagne le Championnat d'Allemagne de sports prototypes, il connaît ensuite sa seconde et dernière expérience en Grand Prix : à l'occasion du Grand Prix d'Italie, il remplace Nigel Mansell, malade, chez Williams, une écurie pour laquelle il lui arrive de remplir ponctuellement depuis plusieurs saisons la tâche de pilote-essayeur. Cette participation se solde en fin de course par un accrochage avec Ayrton Senna, alors leader de la course, qui essaye de lui prendre un tour. Cet incident de course est resté célèbre puisqu'il fait connaître à l'écurie McLaren-Honda sa seule défaite de la saison, tout en offrant à la Scuderia Ferrari un doublé historique, quelques jours seulement après le décès d'Enzo Ferrari.
Engagé à temps complet par l'équipe Sauber-Mercedes en 1988, il devient champion du monde des Sport-Prototypes en 1989 et 1990 (ex-aequo avec l'italien Mauro Baldi).