В октябре 2019 года Пиастри принял участие в пост-сезонных тестах Формулы-3 в составе команды Prema Racing. В январе 2020 года было объявлено, что Оскар стал членом спортивной академии Renault. Тогда же было объявлено, что Оскар подписал контракт с командой Prema Racing на участие в Формуле-3 в предстоящем сезоне. В марте было объявлено, что его менеджером и наставником стал бывший австралийский гонщик и пилот Формулы-1 Марк Уэббер. В первой же гонке сезона на Ред Булл Ринге, Оскар одержал победу. Одержав ещё одну победу во второй гонке на этапе на трассе Каталунья и в общей сложности завоевав 6 подиумов за сезон, Оскар стал чемпионом, опередив своего ближайшего соперника Тео Пуршера на 3 очка.