F1界ではメルセデスとレッドブルが目をつけ、フェルスタッペンは2014年の夏にジュニア・ドライバーとしてレッドブルと契約。ほどなくして、2015年にトロロッソからF1デビューを飾ることが決定する。

　2015年の開幕戦オーストラリアGPへ出場した当時は17歳165日で、史上最年少F1出走記録を更新。第2戦マレーシアGPでは7位に入賞、17歳180日で史上最年少F1入賞を記録した。2016年からF1参戦に必要なスーパーライセンス取得に「18歳以上」という条件が加えられたため、この規定が変更されない限り、フェルスタッペンの記録が破られることはない。

　F1ルーキーシーズンには“危険なドライビング”と非難を浴びることもあったが、FIA表彰式では「ルーキー・オブ・ザ・イヤー」「アクション・オブ・ザ・イヤー」「パーソナリティ・オブ・ザ・イヤー」の3部門で表彰を受け、未来のチャンピオン候補と目される存在に。

　2016年は引き続きトロロッソから参戦していたが、スペインGPからダニール・クビアトと交代するかたちでレッドブルへと昇格。チーム移籍後の初戦で見事、初優勝を飾った。