Lors du premier Grand Prix de la saison, à Bahreïn, contraint de s'élancer de la voie des stands après que son moteur a coupé dans le tour de formation, il remonte jusqu'à la cinquième place finale et est élu « pilote du jour ». Lors de la course suivante, à Imola, auteur du deuxième temps des qualifications, il s'élance de la première ligne pour la première fois de sa carrière en Formule 1, aux côtés de Lewis Hamilton. Il termine onzième après un mauvais départ et plusieurs erreurs sur une piste détrempée et chute au huitième rang du championnat. Il obtient la deuxième victoire de sa carrière le 6 juin lors du Grand Prix d'Azerbaïdjan, roulant en deuxième position derrière son coéquipier Max Verstappen quand ce dernier est victime de l'explosion de son pneu arrière gauche à cinq tours de l'arrivée. Après un drapeau rouge, un nouveau départ arrêté est donné pour deux tours, avec le pilote mexicain en pole position devant Lewis Hamilton. À l'extinction des feux, ce dernier part tout droit dans l'échappatoire au premier virage, permettant à Pérez d'obtenir son premier succès avec Red Bull Racing devant Sebastian Vettel et Pierre Gasly. Il monte ensuite sur le podium pour la fois de sa carrière lors du Grand Prix de France.