Починаючи з Гран-прі Туреччини 2006 року був тестовим пілотом команди BMW Sauber. Шанс повноцінного дебюту отримав на Гран-прі США 2007 року, замінивши на один етап травмованого Роберта Кубіцу. Після повернення поляка продовжив працювати тест-пілотом BMW Sauber, однак уже через три етапи став повноцінним пілотом, підписавши контракт із командою Toro Rosso. Починаючи з Гран-прі Угорщини в сезоні 2007 і до кінця 2008 року виступав за команду Toro Rosso. З 2009 по 2014 рік виступав у складі Red Bull. У 2015 році було оголошено, що Феттель підписав трирічний контракт з Ferrari, згодом контракт був продовжений до сезону 2020 року. У 2010 році був визнаний найкращим спортсменом року в Німеччині, а у 2012 році отримав спортивну нагороду Срібний лавровий лист.