Zur Formel-1-Weltmeisterschaft 2013 wechselte Hülkenberg zu Sauber. Zum ersten Grand Prix in Australien trat Hülkenberg wegen technischer Probleme nicht zum Start an. Bei seinem ersten Start für Sauber in Malaysia wurde er schließlich Achter. Ein Rennen später in China führte er vorübergehend das Rennen an. Er kam auf dem zehnten Platz ins Ziel. Nachdem Hülkenberg in den nächsten acht Rennen nie über einen zehnten Platz hinaus kam, wurde er in Italien Fünfter. Beim Großen Preis von Korea fuhr Hülkenberg erneut im vorderen Feld mit. Nachdem er in der ersten Rennhälfte Fernando Alonso hinter sich hielt, gelang ihm selbiges in der zweiten Rennhälfte mit Hamilton. Hülkenberg wurde Vierter. Hülkenberg beendete die Saison auf dem zehnten Platz und setzte sich mit 51 zu 6 Punkten deutlich gegen seinen Teamkollegen Esteban Gutiérrez durch.