L'11 novembre 2016 viene ufficializzato il suo passaggio alla scuderia Haas F1 Team facendo coppia col confermato Romain Grosjean. Il danese prende il posto del messicano Esteban Gutiérrez, che nella stagione passata non era mai riuscito a conquistare dei punti, ottenendo come miglior piazzamento ben cinque undicesimi posti. Nel corso della stagione alterna ottime prestazioni a risultati deludenti. Conquista i primi punti stagionali nella seconda gara in Cina dopo il ritiro in Australia. Torna a punti a Monaco, prima gara in cui entrambe le Haas arrivano in zona punti. Nella rocambolesca gara di Baku ottiene il suo miglior piazzamento stagionale con il settimo posto. Conquista punti anche in Giappone e in Messico, entrambi conclusi con l'ottavo posto. Termina la stagione con 19 punti che gli valgono il 14º posto in classifica.