W sezonie 2014 Hiszpan przeniósł się do francuskiego zespołu DAMS i skupił się na startach w Formule Renault 3.5. Pierwsze z siedmiu zwycięstw w sezonie odniósł podczas pierwszego weekendu wyścigowego na Autodromo Nazionale di Monza. Został przy tym najmłodszym zwycięzcą wyścigu tej serii mając w chwili triumfu 20 lat oraz pierwszym juniorem Red Bulla z takim osiągnięciem. Oprócz tego startował z pole position siedmiokrotnie i uzyskał siedem najlepszych okrążeń w sezonie. Zgromadził 227 punktów i pokonał drugiego w klasyfikacji, Pierre’a Gasly’ego o 35 pkt zdobywając tym samym tytuł mistrzowski. W klasyfikacji konstruktorów zwyciężył reprezentowany przez niego zespół DAMS.
Od 2015: Formuła 1 Scuderia Toro Rosso (2015–2017) thumb|Grand Prix Wielkiej Brytanii 2017 w bolidzie Toro Rosso STR12