Vor dem Start der Saison 2020 gab Vettel in einer gemeinsamen Erklärung mit Ferrari bekannt, dass er das Team zum Jahresende verlässt. Später wurde verkündet, dass Vettel ab 2021 den Sitz von Sergio Pérez im Aston-Martin-Werksteam, welches 2020 noch als "Racing Point" fuhr, übernimmt. Beim Großen Preis der Türkei 2020 holte er als Drittplatzierter sein einziges Podium des Jahres. Insgesamt fuhr Vettel nur siebenmal in die Punkteränge, davon viermal auf Platz 10. Er beendete die Saison auf dem 13. Platz der Fahrerwertung mit 33 Punkten. Es war Vettels bisher schwächste Platzierung in einer komplett bestrittenen Saison. Sein Teamkollege Leclerc erzielte fast dreimal soviele Punkte (98) und kam auf den 8. Platz in der Fahrerweltmeisterschaft.