Sainz został członkiem juniorskiego programu zespołu Red Bull Racing, Red Bull Junior Team w 2010 roku. W lipcu 2013 roku miał pierwszą szansę na jazdę bolidem Formuły 1 podczas dwudniowych testów dla młodych kierowców na torze Silverstone. Prowadził bolidy obu zespołów Red Bulla z ówczesnego sezonu, Toro Rosso STR8 i Red Bull RB9. Drugiego dnia testów w bolidzie Red Bull Racing Sainz osiągnął czwarty czas, zaś trzeciego dnia w bolidzie Scuderia Toro Rosso zanotował drugi czas za Sebastianem Vettelem. Hiszpan przyznał, że pierwszą szansę na starty w Formule 1 miał w sezonie 2014, kiedy to prowadził negocjacje z zespołem Caterham F1, które jednak nie zakończyły się finalizacją umowy. Po sezonie 2014 Renault Sport Technologies i Infiniti Red Bull Racing F1 Team zaprosiły Sainza, ówczesnego mistrza serii Formuły Renault 3.5, na testy posezonowe na torze Yas Marina w bolidzie Red Bull RB10.