À Abou Dabi, il réalise le troisième temps de la séance de qualification et reçoit l'ordre de son écurie d'abandonner sa monoplace en piste afin d'économiser son essence : la monoplace doit contenir au minimum un litre d'essence pour satisfaire aux contrôle de la FIA. Les commissaires de la FIA établissent que la voiture de Vettel n'est pas parvenue à entrer aux stands par ses propres moyens comme requis par l'article 6.6.2 de la réglementation technique et qu'elle ne contenait que 0,850 litre de carburant : Vettel est exclu des qualifications et prend le départ de la course depuis la dernière place de la grille. Il se classe finalement troisième, juste derrière Alonso qui ne lui reprend que trois points au classement du championnat. Pour son centième Grand Prix, aux États-Unis, il réalise une nouvelle pole position mais doit se contenter de la deuxième place, derrière Hamilton ; ce résultat lui permet de récupérer les trois points qu'il avait perdus au profit de Alonso à Abou Dabi, abordant ainsi le dernier Grand Prix de la saison, au Brésil, avec 13 points d'avance. Qualifié quatrième alors qu'Alonso part septième, il est percuté par Bruno Senna en début de course et repart dernier. Il effectue une remontée jusqu'à se retrouver juste derrière son rival pour le titre au bout de vingt tours. Si Alonso termine deuxième de la course, sa sixième position lui permet toutefois de devenir le plus jeune triple champion du monde de l'histoire, le seul avec Juan Manuel Fangio (de 1954 à 1957) et Michael Schumacher (de 2000 à 2004) à avoir réussi à remporter au moins trois titres consécutifs.