V sezóně 2011 sezóně vystřídal Pérez Nicka Heidfelda u týmu Sauber. Spolu s ním se do týmu jako hlavní sponzor přesunul mexický telefonní operátor Telmex. V prvním závodě obsadil 7. místo, hned za svým týmovým kolegou Kamujem Kobajašim, tým byl ale kvůli porušení technických regulí vozu ze závodu diskvalifikován. V monacké velké ceně měl v kvalifikaci vážnou nehodu, do závodu proto neodstartoval. Vzhledem ke zdravotním problémům nenastoupil ani do Grand Prix Kanady, kde ho zastoupil Pedro de la Rosa.