En 2013 Allmendinger compitió en la IndyCar Series con el equipo Penske en seis carreras, obteniendo como mejor resultado, un séptimo lugar en las 500 Millas de Indianapolis. Además, Allmendinger hizo un programa parcial en la Copa NASCAR con una Chevrolet de James Finch y un Toyota de JTG Daugherty, apenas logró un décimo puesto en Watkins Glen. Además participó con un Ford de Penske en las fechas de Road America y en Mid-Ohio de la Nationwide Series, ganando ambas carreras.