Confermato dalla McLaren, per il 2021 Norris viene affiancato da Daniel Ricciardo. Inizia la stagione con un quarto posto nel Gran Premio del Bahrein, dopo essere scattato dalla settima posizione in griglia di partenza. Nella seconda gara, a Imola, viene penalizzato in qualifica per essere uscito dai limiti del tracciato, venendo retrocesso dal terzo al settimo posto. La domenica Norris risale in terza posizione, conquistando il secondo podio in carriera. Il mercoledì prima del weekend del Gran Premio di Monaco la McLaren annuncia un prolungamento pluriennale del contratto di Norris. In gara Norris arriva terzo dietro il suo ex compagno di team Carlos Sainz Jr. e il vincitore Max Verstappen. Nelle tre gare successive, disputate a Baku, al Paul Ricard e in Stiria conclude in quinto consolidando la sua quarta posizione in campionato piloti. Nelle qualifiche del Gran Premio d'Austria ottiene il secondo tempo, suo miglior risultato in carriera; in gara riesce a tenere il passo delle Mercedes e chiude al terzo posto. Grazie al quarto posto in Gran Bretagna, Norris torna in terza posizione nel campionato piloti e realizza un nuovo record, essendo il primo pilota della storia della McLaren a concludere 15 gare a punti di fila. La striscia si interrompe già nel gran premio seguente, in cui Norris si ritira al primo giro per un contatto con Valtteri Bottas.