Tanggal 31 Juli 2007, menjelang GP Prancis, pihak Scuderia Toro Rosso secara mengejutkan memecat Scott Speed dan menggantinya dengan Vettel. Selanjutnya mulai GP Hungaria, Vettel membalap untuk Toro Rosso. Diumumkan pula oleh tim, bahwa Vettel akan tetap bersama STR untuk musim 2008, dengan rekan setim juara dunia ChampCar World Series 4 kali berturut-turut, Sebastien Bourdais. Penampilan Vettel di empat balapan awal bersama STR terkesan biasa saja bila dibandingkan dengan rekan setimnya saat itu, Vitantonio Liuzzi, karena ia masih menyesuaikan diri dengan "handling" mobil STR2. Sampai akhir musim 2007, Vettel dikabarkan mendapat bayaran sebesar 165.000 dollar Amerika Serikat.