Il 20 novembre 2014 viene annunciato il suo passaggio alla Ferrari per la stagione 2015. Il 29 novembre prova per la prima volta una Ferrari, testando a Fiorano la F2012. Il 1º febbraio porta al debutto la nuova Ferrari SF15-T sul circuito di Jerez de la Frontera, nella prima sessione di test invernali pre-stagionali. L'11 marzo annuncia di aver scelto "Eva" come nome per la sua Ferrari. La stagione inizia con dei risultati positivi per il pilota tedesco, che, dopo aver concluso il Gran Premio d'Australia al terzo posto, coglie la prima vittoria in Ferrari nel successivo Gran Premio della Malesia e nel Gran Premio della Cina ottiene un altro podio, classificandosi terzo. In Bahrein, dopo un 2º posto in qualifica, chiude 5º, dopo aver accusato problemi all'ala anteriore in seguito a un'uscita di pista. Vettel torna sul podio nei successivi appuntamenti in Spagna e a Monaco, dove chiude rispettivamente in terza e seconda posizione. In Canada per problemi al motore si qualifica solo in 16ª posizione, venendo poi arretrato in 18º per aver effettuato un sorpasso in regime di bandiera rossa durante le prove libere. In gara riesce a rimontare fino al 5º posto, piazzandosi dietro di una posizione da Räikkönen, e una posizione davanti a Massa, partito 15º. In Austria, partito in terza posizione, termina quarto per un problema ai box (fissaggio della posteriore sinistra). Nel Gran Premio di Gran Bretagna, partito in sesta posizione, si ritrova nono dopo poche curve, ma grazie alla pioggia e alla perfetta gestione della corsa riesce ad agguantare il terzo posto. Torna alla vittoria nel Gran Premio d'Ungheria, dove rimane in prima posizione per tutta la gara, dopo aver sopravanzato le Mercedes di Hamilton e Rosberg che lo precedevano sulla griglia di partenza.