Debut Perez berjalan dengan baik di Australia saat ia finis di posisi tujuh, dengan memakai strategi dua pitstop. Sayangnya beberapa jam usai lomba ia terkena diskualifikasi akibat pelanggaran sayap belakang. Di balapan selanjutnya di Malaysia, Perez gagal finis usai terkena debris dari mobil Sebastien Buemi. Poin perdana Perez baru bisa diraih di Spanyol saat ia finis P9. Selanjutnya di Monako Perez mengalami kecelakaan hebat saat sesi kualifikasi, dan ia dilarikan ke rumah sakit karena mengalami luka terkilir akibat kecelakaan tersebut. Kecelakaan hebat bagi Checo di Monako bersama Sauber sejak Karl Wendlinger pada Grand Prix Monako 1994 saat latihan bebas setelah kematian Ayrton Senna dan Roland Ratzenberger pada Grand Prix San Marino 1994 di Sirkuit Imola, Italia. Perez kemudian absen dari GP Monako dan kembali di Kanada saat ia hanya mengikuti sesi latihan bebas pertama yang kemudian sesudahnya ia mengalami mual dan pusing. Sauber kemudian mengganti Perez untuk satu balapan dengan Pedro de la Rosa. Perez kemudian berlaga kembali di Eropa dengan hasil finis P11. Ia meraih angka di balapan selanjutnya di posisi 7. Setelah itu di pertengahan musim, tim Sauber mulai inkonsisten dan kesulitan meraih angka. Krisis ini kemudian berujung pada pertarungan ketat antara Sauber dan Toro Rosso di klasemen konstruktor. Perez berhasil membantu Sauber keluar dari krisis konsistensi saat dirinya finis P10 di Italia dan disusul P8 di Jepang. Perez pun meraih angka lagi saat ia finis P10 di Abu Dhabi yang ia akui sebagai salah satu balapan sulit yang ia jalani. Pada klasemen akhir musim 2011, Perez berada di peringkat 16 dengan 14 poin.