W roku 2012 nawiązał współpracę z niemiecką ekipą Josefa Kaufmanna. Belg do ostatniego wyścigu walczył o tytuł mistrzowski z Rosjaninem Daniiłem Kwiatem, okazując się ostatecznie lepszym o dziesięć punktów. W trakcie sezonu Vanodoorne jedenastokrotnie stawał na podium, z czego czterokrotnie na najwyższym stopniu (dwukrotnie na Nürburgringu). Poza sześciokrotnie sięgnął po pole position oraz trzykrotnie odnotował najszybszy czas okrążenia.
Pod tymi samymi barwami Stoffel wystartował również w trzech rundach Formuły Renault 2.0 NEC. Belg zdominował rywalizację, zwyciężając w pięciu z siedmiu startów. Oprócz tego czterokrotnie startował z pierwszej pozycji oraz pięciokrotnie wykręcił najszybsze okrążenie wyścigu.
Formuła Renault 3.5 Na sezon 2013 podpisał kontrakt z ekipą Fortec Motorsport w Formule Renault 3.5. Wygrał tam cztery wyścigi, a dziesięciokrotnie stawał na podium. Do ostatniej rundy toczył walkę z Kevinem Magnussenem. Ostatecznie jednak uzbierane 214 punktów pozwoliło mu zdobyć tytuł wicemistrzowski serii.