Mclaren F1 Team (2019–2020) mały|Carlos Sainz podczas Grand Prix Austrii 2019 Pierwszym wyścigiem Sainza jako kierowca Mclarena było Grand Prix Australii w 2019, które przedwcześnie zakończył z powodu awarii silnika w jego bolidzie. Podczas Grand Prix Brazylii z powodu awarii silnika startował z 20. miejsca. Wyścig ukończył na 4. miejscu, lecz po otrzymaniu przez Lewisa Hamiltona kary za spowodowanie kolizji z Alexandrem Albonem awansował na 3. miejsce i zdobył pierwsze podium w swojej karierze, oraz pierwsze podium dla Mclarena od Grand Prix Australii w 2014 roku. Sezon 2019 ukończył na szóstym miejscu z 96 punktami w klasyfikacji generalnej pokonując swojego kolegę z drużyny Lando Norrisa o 47 punktów.
W sezonie 2020, podczas trwającej przerwy wynikającej z pandemii COVID-19, został ogłoszony kierowcą Scuderia Ferrari w sezonie 2021. W Grand Prix Styrii zakwalifikował się na trzeciej pozycji, która wówczas była jego najlepszą w karierze. Podczas wyścigu zanotował swoje pierwsze najszybsze okrążenie w Formule 1 i ustanowił nowy rekord toru Red Bull Ring, lecz z powodu powolnego pit stopu ukończył wyścig na 9 pozycji. Podczas Grand Prix Wielkiej Brytanii znajdował się na 4 pozycji, ale z powodu przebitej opony ukończył wyścig na 13. miejscu. W Grand Prix Włoch po raz drugi w sezonie zakwalifikował się na trzecim miejscu.