Nell'aprile 2007, Ascanelli tornò in F1 con la Scuderia Toro Rosso, dove è stato nominato direttore tecnico della scuderia di Faenza. La squadra ha ottenuto la sua prima vittoria nel Gran Premio d'Italia 2008 con Sebastian Vettel. A metà del 2012, la sua assenza ai Gran Premi fu oggetto di numerose speculazioni, finché, nel settembre 2012, la Toro Rosso ha confermato che Ascanelli aveva lasciato la squadra.