Kvyat est remplacé par le Français Pierre Gasly pour le Grand Prix de Malaisie 2017 et le Grand Prix du Japon qui suit. Il revient au volant pour le Grand Prix des États-Unis où il prend le point de la dixième place, mais quelques jours plus tard, le , il est évincé de l'équipe de façon permanente. En 2018, sans contrat, il devient pilote d'essai pour la Scuderia Ferrari et fait son retour chez Toro Rosso l'année suivante en tant que titulaire. Il est conservé par son écurie pour la saison 2020, toujours aux côtés de son coéquipier Pierre Gasly.