Pérez fece quindi il suo debutto in Formula 1 nel Gran Premio d'Australia 2011, a Melbourne. Il pilota messicano si mise subito in luce, giungendo settimo al traguardo dopo essere stato l'unico a completare la gara con un solo cambio gomme, ma venne squalificato per un'irregolarità dell'alettone posteriore della sua vettura. Dopo tre gare senza particolari acuti, nel Gran Premio di Spagna Pérez conquistò il nono posto ed i primi punti in carriera. Durante le qualifiche del Gran Premio di Monaco il pilota messicano ebbe un violento incidente all'uscita del tunnel, non disputando la gara per timore di postumi dell'incidente. Al termine delle prove libere del successivo Gran Premio del Canada Pérez accusò malessere, venendo sostituito da de la Rosa per il resto del week-end di gara.