In 2019 maakte Leclerc de overstap naar het team van Ferrari, als vervanger van Kimi Räikkönen, die op zijn beurt Leclerc bij Sauber verving. Hij werd zo de eerste Monegaskische coureur bij Ferrari en de jongste Ferrari-coureur sinds Ricardo Rodríguez in 1961. Zijn teamgenoot was viervoudig wereldkampioen Sebastian Vettel. Tijdens het tweede raceweekend in Bahrein behaalde hij de eerste poleposition uit zijn Formule 1-carrière. Daarmee werd hij, op Vettel na, de op een na jongste polesitter in de Formule 1. In de race lag hij lange tijd aan de leiding, maar werd uiteindelijk derde nadat hij in de slotfase een probleem kreeg met zijn motor. In de Grand Prix van België op Spa-Francorchamps behaalde hij zijn eerste Grand Prix-overwinning, dit was gelijk ook een emotionele zege aangezien in datzelfde weekend tijdens de F2-race zijn goede vriend Anthoine Hubert overleed. Het weekend daarna behaalde hij zijn tweede winst tijdens de Grand Prix van Italië, de eerste overwinning voor Ferrari op Monza sinds 2010. In totaal stond hij in dit seizoen tien keer op het podium en eindigde hij in het wereldkampioenschap als vierde, een plaats boven Vettel. Gedurende het seizoen startte hij zevenmaal vanaf poleposition, meer dan alle andere coureurs dat jaar.