2017 wechselte Gasly nach Japan zum Team Mugen in die Super Formula. Er gewann zwei Rennen und belegte den zweiten Platz in der Fahrerwertung. Zudem nahm Gasly 2017 an einem Rennwochenende der FIA-Formel-E-Meisterschaft für e.dams teil. Ferner blieb er mit den Red-Bull-Formel-1-Teams verbunden und fungierte als Ersatzfahrer. Beim Großen Preis von Malaysia 2017 gab er im Toro Rosso sein Debüt in der Formel-1-Weltmeisterschaft. Er vertrat zunächst Daniil Kwjat bei zwei Rennen und wurde anschließend für die letzten drei Rennen Nachfolger von Carlos Sainz jr., der das Team während der Saison verlassen hatte. In der Formel-1-Weltmeisterschaft 2018 blieb Gasly bei Toro Rosso. Beim zweiten Rennen in Bahrain erzielte er als Vierter seine ersten Punkte in der Formel 1. Am Saisonende belegte er den 15. Gesamtrang mit 29 Punkten.