Den 16 augusti 2018 blev det klart att Sainz skulle köra för McLaren från och med 2019. Han ersatte Fernando Alonso som pausade sin F1-karriär 2018. Säsongen 2019 tog Sainz sin första pallplats i formel 1 i Brasiliens Grand Prix 2019 och slutade sexa i mästerskapet. Under säsongen 2020 kom Sainz bland annat på en andraplats i Italiens Grand Prix 2020 och slutade återigen sexa i förarmästerskapet.