Seuraavan kerran Vettel ajoi voittoon Euroopan GP:ssä Valenciassa. Turkin kilpailussa Vettel kolaroi Mark Webberin kanssa ja joutui keskeyttämään. Vettel syytti kolarin jälkeen Webberiä tilanteesta. Belgiassa Vettel kolaroi Jenson Buttonin kanssa ja putosi sijalle 15. Japanin kilpailussa Vettel ajoi ylivoimaiseen voittoon. Korean GP:n Vettel joutui keskeyttämään moottoririkkoon johtoasemasta 10 kierrosta ennen loppua. Brasilian GP:ssä Vettel ajoi jälleen voittoon. Abu Dhabin osakilpailussa Vettel otti toisen peräkkäisen voiton ja varmisti uransa ensimmäisen maailmanmestaruuden Fernando Alonson jäätyä hitaampien autojen taakse jumiin kilpailun alusta lähtien. Vettelistä tuli siten koko F1-historian nuorin maailmanmestari neljän pisteen erolla MM-sarjassa toiseksi tulleeseen Alonsoon nähden.