Viene confermato come test driver per la BMW Sauber nel 2007, continuando comunque a correre nel campionato World Series by Renault, dove ottiene la prima vittoria al Nürburgring. Dopo il serio incidente occorso a Robert Kubica durante il Gran Premio del Canada, Vettel sostituisce il pilota polacco nel Gran Premio degli Stati Uniti, posizionandosi ottavo e guadagnando così un punto nella sua prima gara in Formula 1. Ha così stabilito il record per il più giovane pilota della Formula 1 ad aver conquistato punti iridati, record durato fino al 16 marzo 2014, quando è stato infranto da Daniil Kvjat che nel Gran Premio d'Australia ha conquistato punti a 19 anni, 10 mesi e 18 giorni.