2017 bildeten Sainz und Kwjat zunächst erneut das Toro-Rosso-Fahrerduo. Beim Großen Preis von Singapur erreichte Sainz mit dem vierten Platz seine bis dahin beste Saisonplatzierung. Zum Großen Preis der USA wechselte Sainz zu Renault. Dabei gelang ihm mit dem siebten Platz auf Anhieb eine Punkteplatzierung. Die Saison beschloss er mit 54 Punkten auf dem neunten Platz in der Fahrerwertung.