Dne 16. ledna 2017 podepsal Wehrlein smlouvu s týmem Sauber. V předsezónních testech měl těžkou havárii, kvůli které nenastoupil do prvních dvou závodů, kde ho nahradil Antonio Giovinazzi. Za celou sezónu získal pouhých 5 bodů a to za osmé místo při Grand Prix Španělska a za desáté místo při Grand Prix Ázerbájdžánu. V sezóně 2018 ho v týmu nahradil Charles Leclerc.