Etter en løp i spansk Formel 3 i 2005, flyttet Buemi seg videre til Formel 3 Euroseries for 2006-sesongen, og endte på en 12.-plass, like bak Charlie Kimball. Han fortsatte i serien i 2007, og endte på en 2.-plass i mesterskapet. Han har også konkurrert i den spesielle Masters of Formula 3 og Macaos Grand Prix løpene.