Visti i buoni risultati che stava ottenendo nella serie americana, nel 1977 Tambay ebbe occasione di debuttare anche in Formula 1. Esordì al Gran Premio di Francia alla guida di una Surtees, mancando però la qualificazione. Già dalla gara successiva venne assunto dalla Theodore Racing, scuderia che correva con telai Ensign, a cui pagò 80.000 dollari. Teddy Yip, manager della squadra, in occasione della gara in Germania, tentò di fargli firmare un contratto scritto completamente in cinese, ma il francese si rifiutò di sottoscriverlo, costringendo anche Bernie Ecclestone ad intervenire per risolvere la questione e garantirgli la possibilità di correre la gara. Proprio in quell'occasione colse i suoi primi punti in carriera con un sesto posto e veniva ormai considerato come una delle future promesse dell'automobilismo, tanto che il suo nome venne accostato anche alla Ferrari, intenzionata ad ingaggiarlo per l'anno seguente. In Olanda stava per conquistare il suo primo podio, quando rimase senza benzina al penultimo giro. Venne comunque classificato al quinto posto. A inizio settembre venne ufficializzato il suo passaggio alla McLaren per il 1978, dovuto anche alle pressioni della Marlboro. Ottenne i suoi ultimi punti stagionali in Canada con un altro quinto posto, concludendo la sua prima annata diciottesimo in classifica piloti.