Mannen korsade Abbot Adams Bridge i Main Street, Kilwinning, omkring klockan 03:00 när han träffades av en blå Vauxhall Corsa.
Han fördes till Crosshouse Hospital, Kilmarnock, där hans tillstånd beskrevs som allvarligt men stabilt.
Polisen säger att bilen körde mot Irvine och har vädjat om vittnen.
Ian Thornton sade: " Det pågår förfrågningar om omständigheterna kring denna kollision.
"Officers har kollat alla tillgängliga CCTV-system och har talat med vittnen som kom till mannens hjälp.
"Jag skulle vilja vädja till Corsas chaufför att snabbt komma fram och kontakta polisen.
"Liksom jag skulle vilja be alla som bevittnade kollisionen, eller Vauxhall Corsa som kördes, att kontakta Divisional Road Policing Unit vid Irvine via polisens icke-nödläge nummer 101 eller Crimesstoppare på 0800 555 111."
En 51-årig man har drabbats av allvarliga skador efter att ha blivit påkörd av en bil i en smitningsolycka i norra Ayrshire.