Før 2019-sesongen signerte Sainz for McLaren, hvor han erstattet sin landsmann Fernando Alonso som tok en pause fra Formel 1. I McLaren fikk Sainz den britiske nykommeren Lando Norris som lagkamerat. I Brasils Grand Prix tok Sainz sin første pallplass i Formel 1, hvor han endte på tredjeplass, bak Max Verstappen og Pierre Gasly. I 2020-sesongen fikk han med seg en andreplass fra Italias Grand Prix.