Ab 2012 debütierte Newgarden für Sarah Fisher Hartman Racing in der IndyCar Series. Er erhielt einen Drei-Jahresvertrag bei dem Rennstall. Sein Debütrennen in St. Petersburg beendete er auf dem elften Platz. In Long Beach startete Newgarden vom zweiten Platz, schied aber bereits in der ersten Runde aus. Beim folgenden Rennen in São Paulo erzielte er die schnellste Rennrunde. Im Training zum nächsten Rennen, dem Indianapolis 500, erzielte er mehrere Bestzeiten und qualifizierte sich als bester Honda-Pilot auf dem siebten Platz. Das Ziel erreichte er nicht. Beim Honda Indy Toronto lag Newgarden sechs Runden vor dem Ende auf der vierten Position. Eine Kollision mit Simon Pagenaud führte aber dazu, dass er bis auf den 13. Platz zurückfiel. Bei einem Unfall in Sonoma zog sich Newgarden eine Handverletzung zu und pausierte beim folgenden Rennen. Mit einem elften Platz als bestem Resultat schloss er die Saison auf dem 23. Rang ab. 2013 erzielte Newgarden im zweiten Saisonrennen in Birmingham mit einem neunten Platz seine erste Top-10-Platzierung. Zwei Rennen später in São Paulo wurde er Fünfter. Dieses Ergebnis wiederholte er in Long Pond und Houston. In Baltimore stand er als Zweiter zum ersten Mal in seiner Karriere auf dem Podium. In der Gesamtwertung verbesserte er sich auf den 14. Gesamtrang. 2014 bestritt Newgarden seine dritte IndyCar-Saison für Sarah Fisher Hartman Racing. Beim Rennen in Newton gelang ihm mit einem zweiten Platz die einzige Podest-Platzierung der Saison. Die Meisterschaft beendete Newgarden auf dem 13. Platz im Gesamtklassement.