Kaudella 2015 Sainz ajoi Toro Rossolla tallikaverinaan Max Verstappen. Hän ajoi ensimmäisissä aika-ajoissaan Australian GP:ssä kahdeksanneksi. Debyyttikilpailussaan hän ajoi pisteille sijoittuen yhdeksänneksi. Myös Malesiassa Sainz ajoi pisteille. Sainz keskeytti ensimmäistä kertaa Bahrainissa, mutta palasi pistesijoille seuraavissa kilpailuissa Espanjassa ja Monacossa. Venäjän kolmansissa vapaissa harjoituksissa Sainz ajoi seinään, ja hänet vietiin helikopterilla paikalliseen sairaalaan. Sainz ei osallistunut aika-ajoihin, mutta pääsi FIA:n luvalla osallistumaan kilpailuun. Kilpailussa Sainzin jarrut pettivät ja espanjalainen liukui perä edellä seinään samassa paikassa kuin harjoituksissa, saaden kuitenkin autonsa liikkeelle. Myöhemmin Sainz kuitenkin keskeytti kilpailun pistesijoilta. Yhdysvaltain kilpailussa Sainz ajoi kuudenneksi, mutta varikon ylinopeudesta tullut aikarangaistus pudotti hänet seitsemänneksi. Se oli hänen kauden paras sijoituksensa.