Sam MacLeod begann seine Karriere im Kartfahren auf seiner Heimatbahn Rye House. In der Saison 2011/12 stieg der Schotte in die Europäische KF2-Meisterschaft auf, bevor er in den Autorennsport wechselte und 2013 die Protyre Formula Renault bestritt. Bei seinem Renault-Debüt stand er zweimal auf der Pole Position und sicherte sich seinen ersten Podiumsplatz. In der darauf folgenden Runde, seinem erst vierten Renault-Rennen überhaupt, konnte er bereits seinen ersten Sieg einfahren.
Mit drei Rennen in der Britischen Formel Ford 2013 sammelte MacLeod weitere Erfahrungen im Formelsport.
Zur Saison 2014 wagte MacLeod den großen Schritt in die Formel 3 und tritt in seiner Rookie-Saison im ATS Formel 3 Cup für das niederländische Traditionsteam Van Amersfoort Racing an. 2014 absolvierte MacLeod gleich ein Doppelprogramm: Er trat sowohl im ATS Formel 3 Cup als auch in der Britischen Formel 3 an.