Auteur d'un début de saison 2008 discret et marqué par plusieurs accidents, il confirme sa bonne réputation en prenant progressivement l'ascendant sur Bourdais à partir du Grand Prix de Monaco qu'il termine en cinquième position, inscrivant ses quatre premiers points de la saison. Huitième lors du Grand Prix du Canada et auteur par ailleurs de belles prestations en qualifications compte tenu du matériel dont il dispose, son recrutement pour la saison 2009 est annoncé par Red Bull Racing où il remplacera le vétéran écossais David Coulthard, qui a annoncé son retrait de la compétition pour la fin de la saison. Le , Sebastian Vettel signe la pole position du Grand Prix d'Italie sous une pluie battante. Le lendemain, la pluie tombe toujours, ce qui n'empêche pas Vettel de prendre un bon envol. À 21 ans, il devient ainsi le plus jeune poleman et le plus jeune vainqueur de l'histoire de la Formule 1, détrônant Fernando Alonso, qui avait remporté le Grand Prix de Hongrie 2003 à 22 ans (record battu en 2016 par Max Verstappen). Avec 35 points, Sebastian Vettel termine la saison au huitième rang du championnat, le meilleur résultat d'un pilote Toro Rosso.