Vettel hétéves kora óta aktív a motorsportban. Első sikerét 1995-ben, nyolcévesen gokarttal szerezte, s tizenöt éves koráig különböző bajnokságokat nyert meg, 2001-ben junior Európa-bajnok lett. 2003-ban váltott Formula-autókra, és a német BMW-kupa pontversenyében a második helyezést érte el. 2004-ben a Mücke Motorsport csapat pilótájaként úgy szerzett óriási fölénnyel bajnoki címet az együléses BMW-bajnokságban, hogy a húsz versenyből mind a hússzor dobogóra állhatott, és csak kétszer nem a legmagasabb fokára. 2005-ben a Formula–3 Euroszériában az ötödik helyen végzett, ahol ötször annyi pontot szerzett, mint csapattársa, de futamot nem tudott nyerni. Ez nagyban köszönhető volt Lewis Hamilton dominanciájának, aki akkoriban szintén ott versenyzett. Ennek ellenére Vettel lett az év újonca cím birtokosa. Ugyanebben a szériában 2006-ban a második helyen végzett.

A 2006-os török nagydíj pénteki szabadedzésén, a BMW Sauber tesztpilótájaként debütált a Formula–1-ben, miután elődje, Robert Kubica az isztambuli futamon állandó versenyzőként indulhatott. Az edzés legjobb idejét is ő tudhatta magáénak, méghozzá úgy, hogy ő volt a legfiatalabb pilóta, aki eddig Formula–1-es hétvégeken részt vett. Szintén ezen a tesztnapon, első köre megkezdése előtt, karrierje kilencedik másodpercében megbüntették, ugyanis a megengedettnél gyorsabban hajtott a boxutcából kifelé. A soron következő, olasz nagydíj tesztnapján szintén az első helyen végzett. A szezon hátralévő futamai előtt megrendezett szabadedzéseken is a BMW tesztpilótájaként róhatta a köröket

A szezon első két futama előtti szabadedzéseket tesztpilótaként töltötte, majd nyár elején, Kubicának a kanadai nagydíjon történt súlyos balesete miatt – mivel őt nem engedték részt venni az egy héttel később rendezett amerikai nagydíjon – a BMW Sauber vezetősége a fiatal német pilóta mellett tette le voksát, hogy helyettesítse Kubicát. A versenyt a hetedik helyről kezdhette meg, és rögtön felállított egy F1-es rekordot első versenyén. Mivel 8.-ként ért célba 19 évesen és 349 naposan, ő lett a száguldó cirkusz legfiatalabb pontszerzője. Sebastian Vettel 2007. július 31-én leszerződött a Toro Rosso csapathoz, s az eltanácsolt Scott Speed helyett indulhatott a magyar nagydíjon, és a 16. pozícióban végzett. A verseny után csapata bejelentette, hogy a következő szezont is a Toro Rossónál fogja tölteni. A legemlékezetesebbet a Japán GP-n mutatta, ahol szakadó esőben dobogós helyen hajtott, amikor az utolsó körökben egy versenybaleset miatt kiállni kényszerült. A következő, kínai nagydíjon élete legjobb eredményér érte el, negyedik lett. A világbajnokságon – hat ponttal – a tizennegyedik helyen végzett.

Az idénynyitón rajtbaleset áldozata lett, Malajziában motorhiba miatt esett ki. A Bahreini-és a Spanyol Nagydíjon, akárcsak az első futamon, nem jutott túl az első körön. Mindkét ütközésben vétlen volt. Az első négy futamon kiesett, a török nagydíjat sikerült befejeznie, de csak az utolsó, tizenhetedik helyen, körhátrányban. Az esős monacói nagydíjon nagyszerű versenyzéssel, az utolsó helyről indulva ötödikként végzett, megszerezve ezzel első 2008-as pontjait. A sok biztonsági autós szakasz miatt kaotikus kanadai nagydíjon a boxból rajtolva a nyolcadik helyen ért célba, utolsó pontszerzőként. Franciaországban 12.-ként indult és ért is célba. A brit nagydíj időmérőjén a 8. helyet érte el. A versenyen esett, de nem tudott Monacóhoz hasonló teljesítményt produkálni, mert már az első körben kiesett a Coultharddal való ütközés miatt.

2008. július 17-én bejelentették a német nagydíjon, hogy Vettel 2009-ben a Red Bull Racinggel versenyez majd. A versenyen a 9. helyről rajtolt, végig pontszerző helyen vagy ahhoz közel haladt, és végül a 8. lett. A magyar nagydíjon a 11. helyről rajtolt, majd autója túlmelegedett, és feladni kényszerült a küzdelmet. Az európai nagydíj időmérő edzésének második etapjában szenzációs kört futott, 1:37.842-es ideje a hétvége legjobb ideje volt. Az időmérő harmadik szakaszában már nem sikerült megismételnie ezt, de így is a hatodik helyre kvalifikálta magát, és itt is ért célba. A belga nagydíjon a 10. helyről rajtolva egy nem túl sikeres rajttal visszaesett a 12. helyre, majd jó és eredményes taktikával egészen az 5. helyig jutott. Az olasz nagydíj időmérő edzésén hatalmas eső fogadta a mezőnyt, ahol Vettel megszerezte élete első Formula–1-es pole pozícióját. Ezzel ő lett a sportág történetének legfiatalabb pole pozíciót elérő versenyzője. A futamon a mezőny a Safety Car mögül rajtolt el, és a biztonsági autó a második kör végéig kinn is maradt. Amikor végre elindultak, Vettel megtartotta első helyét, és Kovalainennel szemben növelni is tudta előnyét. A versenyt végül – végig vezetve – több mint 10 másodperces előnnyel nyerte, ezzel a Formula–1 történetének legfiatalabb futamgyőztese lett, 21 évesen és 73 naposan. A világbajnoki pontversenyben győzelmével feljött a 12.-ről a 9. helyre.

Az első éjszakai futamon, Szingapúrban Vettel a 7. legjobb időt autózta, de az előtte végző Nick Heidfeldet megbüntették, így végül a 6. helyről várhatta a futamot. A rajtnál rögtön egy helyet javított. A verseny során kétszer is pályára küldték a biztonsági autót, de Vettel és a csapat a káoszban is megőrizték hidegvérüket. A boxkiállások után a 7. helyig csúszott vissza, de először Trulli, majd Räikkönen is kiállni kényszerült előle, így végül az 5. helyen ért célba, értékes pontokat szerezve ezzel. A japán nagydíj pénteki szabadedzésén kisebb hidraulikus problémákkal küszködött a csapat. A szombati időmérő edzésen a 9. rajthelyet sikerült megszereznie, mögüle csapattársa, Sébastien Bourdais indult. A versenyen a 7. helyen ért célba, Bourdais mögött, megelőzve a bokszutca-áthajtásos büntetést kapott Felipe Massát. Bourdais azonban a verseny után 25 másodperces időbüntetést kapott, mellyel Vettel 1 helyet előrelépett, így a világbajnokságban megtartotta 8. helyét.

A kínai nagydíj időmérő edzésén a 8. helyet szerezte meg, ám Nick Heidfeld-et megbüntették, Coulthard feltartása miatt három pozíciós rajtbüntetést kapott, Mark Webbert pedig motorcsere miatt 10 rajthellyel hátrébb sorolták, így Vettel 2 helyet előrébb ugorva a hatodik helyről rajtolhatott. A rajtnál egy helyet veszített, eközben Sebastien Bourdais összeütközött Trullival, aki emiatt feladni kényszerült a versenyt. Így szinte biztossá vált, hogy az összetett pontversenyben Sebastian növelni tudja előnyét Trullival szemben. Ám az első boxkiállás rosszul sikerült, így értékes pozíciókat veszített. A versenyt végül a 9. helyen fejezte be, így Trullihoz hasonlóan neki sem sikerült pontokat szereznie, így maradt a pontegyenlőség a két pilóta között.

A szezonzáró brazil nagydíj időmérő edzésén a 7. helyet szerezte meg. Közvetlen riválisa a vb pontversenyben, Jarno Trulli eközben a 2. helyre kvalifikálta magát. Vasárnap, a rajt előtt pár perccel zuhogni kezdett az eső, így a verseny kezdetét 10 perccel elhalasztották. Vettel a vizes pályán jól rajtolt, megelőzte Alonsót és Kovalainent is, aki Hamiltont probálta hátulról védeni. Az első boxkiállások után Vettel egészen a második helyig jött föl, és tartani is tudta a lépést az élen haladó Massával. Vettel viszont eggyel több kiállásos taktikán volt, így a verseny vége felé az 5. helyen, Hamilton mögött autózott, amikor az eső ismét eleredt. A versenyzők kijöttek a boxba esőgumikért, kivéve Timo Glockot. Így a kiállások után Vettel a 6. helyen haladt, és látványosan gyorsabb volt az előtte haladó Hamiltonnál. Két körrel a verseny leintése előtt meg is előzte, elvéve tőle a világbajnoki címet jelentő ötödik helyet. Hamilton képtelen volt visszaelőzni Vettelt. Eközben a száraz pályára alkalmas gumikkal versenyző Glock egyre nehezebben tudta irányítani autóját, így Vettelék az utolsó kör utolsó kanyarjában utolérték őt és meg is előzték. Vettel ezzel a negyedik helyet szerezte meg és nyolcadik lett az egyéni pontversenyben, míg Hamilton megszerezte a világbajnoki címet érő ötödik helyet.

Vettel 2009-re a Red Bull Racing-hez igazolt, ahol a pályafutását befejező David Coulthard helyét töltötte be, csapattársa pedig Mark Webber lett. Az RB5 kódnevet viselő autó meglehetősen jól sikerült, de ennek ellenére Sebastiannak az első két versenyt nem sikerült befejeznie.

Az ausztrál nagydíjon az utolsó körökben összeütközött Robert Kubicával, majd a falnak csapta autóját, ettől kiszakadt a bal első kerék. Ekkor pályára küldték a biztonsági autót. Sebastian úgy gondolta, hogy így talán teljesíteni tudja a hátra lévő néhány kört, azonban mivel 3 keréken igen lassú volt, ezért inkább feladta a futamot. A Kubicával való ütközése miatt pedig a következő versenyre 10 helyes rajtbüntetéssel sújtották.

A rajtbüntetés miatt nem túl nagy reményekkel utazott a maláj nagydíjra. A futam közben leszakadt az ég, így Sebastian esélyei a pontszerzésre megnőttek. Az eső egyre jobban esett, autóján pedig intermediate gumik voltak. Az egyik kanyarban annyi víz gyűlt össze, amennyit a kopott gumik már nem bírtak kiszorítani, így autója felúszott, és megpördült, majd a lefulladást gátló automatika nem lépett működésbe, és autója lefulladt. A kínai nagydíjon ismét eső fogadta a mezőnyt. Itt Vettel végig magabiztosan vezette a versenyt, és rajt cél győzelmet aratott. Ezzel megszerezte csapata első győzelmét, ami ráadásul egyből kettős győzelem lett, ugyanis csapattársa, Mark Webber a második helyen ért célba. A Bahreini és spanyol nagydíjon is esélye volt a győzelemért harcolni, ám mindkét alkalommal beragadt Felipe Massa mögé, aki a rajtnál a KERS-nek köszönhetően meg tudta előzni őt. A spanyol nagydíj érdekessége volt, hogy néhány körrel a vége előtt Massával közölték, hogy amennyiben nem vesz vissza, nem lesz elég üzemanyaga a verseny végéig. Így kénytelen volt elengedni Sebastiant, aki ezek után az utolsó néhány körben körönként 2 másodperccel futott jobb köröket, mint bárki a mezőnyben. monacói nagydíjra nem utaztak nagy reményekkel, a csapatfőnök, Christian Horner szerint sem feküdt a pálya az RB5-ös konstrukciónak, és ezen az sem segít, hogy a gyárból megkapták a dupla diffúzort. Sebastian a lágyabb keverékű gumikkal rajtolt, amik azonban nem bírták sokáig, és ketten is megelőzték. A boxkiállása után néhány körrel elfékezte magát a Sainte Devote kanyarban, és falnak csapta a versenygépét. Május 31-én Sebastian Olaszországban egy díjátadó ünnepség keretein belül átvehette a Lorenzo Bandini trófeát, amit még a 2008-as olasz nagydíj-on nyújtott teljesítményéért kapott.

A török nagydíjon pole pozícióból vágott neki a futamnak. Bár az első kanyarban elsőként fordult, ezután hibázott és Button megelőzte. A 3 kiállásos taktikát folytatva a 2. helyért harcolt még az utolsó 5 körben is, amikor a csapat lassításra intette, így a 3. helyen fejezte be a versenyt. A brit nagydíjtól kezdve megváltoztak az erőviszonyok a Red Bull és Brawn GP között, Vettelé lett a pole Barrichello és Webber előtt. A rajt után vezetését megtartva gyorsan növelte előnyét, míg csapattársa a Brawnt megelőzve a második helyre jött fel, így a Red Bull második kettős győzelmét aratta. A pontversenyt vezető Button csak a 6. lett és az elkövetkező versenyeken is csak a pontszerző helyek végén ért célba.

A német nagydíjon Mark Webber a pole-ból indulva, áthajtásos büntetésének ellenére is győzött, míg Vettel a 4. helyről indulva második lett. Az első két helyen végző Red Bullok mögött Button és Barrichello csak az 5. és 6. helyen ért célba. A Hungaroringen a német a 2. helyről indult, de felfüggesztési hiba miatt kiesett, míg Webber harmadik lett. A Valenciában az első boxkiállásoknál a tankolócső hibája miatt még egyszer ki kellett állnia üzemanyagért, így az 5. pozícióból a 15.-re esett vissza, majd a szombati szabadedzéshez hasonlóan ismét elfüstölt a Renault-motor autójában.

A Belgiumban csak a 8. helyről indult, de a verseny végére a harmadik helyre ért fel, míg riválisai közül csak Barrichello szerzett pontot (7. hellyel). Az olasz nagydíjon egyik Red Bull sem tudott jól szerepelni: Vettel a 9. helyről indult csapattársa előtt, majd a futamon az utolsó pontszerző 8. helyen ért célba, miután Hamilton hibázott az utolsó körben. A Brawn GP hosszú idő után ismét kettős győzelmet aratott Barrichello-Button sorrendben. A szingapúri nagydíjon a második helyről indulva jó esélye volt a futamgyőzelemre, de a rajtnál Nico Rosberg megelőzte, majd a bokszutca-áthajtásos büntetést kapott, mivel egyik kiállásánál túllépte a maximális bokszutcai sebességet. Vettel így a dobogóra sem tudott felállni, 4. lett. Csapattársa, aki 4. versenye óta nem szerzett pontot, elveszítette esélyét a világbajnoki címre. Japánban Vettel az élről indulva magabiztosan győzött, matematikai esélyét megtartva a világbajnoki címre: hátrányát 25 pontról 16-ra csökkentette a pontversenyt vezető Buttonnal szemben. A brazil nagydíj Sebastian számára nem kezdődött jól, ugyanis az esős időmérőn csak a 16. helyen végzett. A futamon a 15. helyről indulhatott, ugyanis az előle induló Liuzzi váltócsere miatt 5 rajthelyes büntetést kapott. A versenyen szenzációs vezetéssel, és jó boxstratégiával egészen a 4. helyig jutott. Világbajnok ugyan már nem lehet, de ezzel a negyedik hellyel előrelépett a VB pontverseny második helyére. Az első abu-dzabi nagydíj időmérő edzésén Sebastian a második helyet szerezte meg, míg legfőbb riválisa, Rubens Barichello csak a negyedik helyet. A versenyen a rajt jól sikerült, és bár az élről induló Hamilton-t nem sikerült megelőznie, tartani tudta vele a lépést. Az első boxkiállás alkalmával sikerült is megelőznie, és innentől kezdve végig vezette a versenyt. Így a vb-pontversenyben megszerezte a második helyet.

Az első világbajnoki cím – 2010

Az évadnyitó bahreini nagydíjon megszerezte a pole pozíciót. A versenyt a táv kétharmadáig vezette azonban motorhiba miatt vissza esett a 4. helyre és végül így is zárta a futamot. A futamot Fernando Alonso nyerte. Az ausztrál nagydíjon újra megszerezte a pole pozíciót. A rajtot jól kapta el, majd a 26. körig vezetett amikor kicsúszott és kiesett. A futamot Jenson Button nyerte.Ezután jött a maláj nagydíj a kvalifikáción az esős körülmények között a 3. helyet sikerült megszereznie míg csapattársa Mark Webber a pole pozícióból indult. A rajt nagyon jól sikerült a németnek, az első kanyarban átvette a vezetést, majd a futamot végig vezetve nyerte. A kínai nagydíjon ismét a pole pozícióból indult. Azonban a rajtnál Alonso és Webber is megelőzte, majd elkezdett esni az eső, a bokszutcában Webber kerékcseréjét elrontották és így feltartották az érkező Vettelt. A német a 6. helyig tudott felzárkózni, a futamot Button nyerte. A spanyol nagydíjon a 2. rajtkockát sikerült megszereznie, csapattársa mögött. A rajtja jól sikerült, azonban Webbert nem tudta megelőzni. Néhány körrel a leintés előtt a 2. helyről fékhiba miatt visszaesett a 4. helyre. Az ekkor második helyen autózó Lewis Hamilton defektet kapott és nekicsapódott a gumifalnak így Vettel végül a 3. helyen zárta futamot míg csapattársa győzött. A monacói nagydíjon a csapattársa ismét a pole pozíciót szerezte meg az időmérőn míg Vettel csak a harmadikat. A rajtnál Vettel lerajtolta a 2. pozícióból induló Robert Kubicát. Végül a futamot a második helyen zárta Webber mögött. Ekkor Vettel és Webber 78-78 ponttal vezette a világbajnokságot, de Webberé volt az előkelőbb pozíció több futamgyőzelme lévén. Ezután jött a Red Bull számára drámai török nagydíj. Webber ismét a pole pozícióból indulhatott, míg Vettel a 3. helyről. A rajtnál Vettel megelőzte Lewis Hamiltont, de a brit később visszaelőzte. A boxkiállásnál Vettel végül megelőzte Hamiltont. A versenyt ekkor a két Red Bull vezette Webberrel az élen. Vettel egyre közelebb került csapattársához, míg 40. körben megpróbálta megelőzni. Még nem sikerült teljesen körbeautóznia, amikor Vettel elkezdett az ideális ívre húzódni így összeütköztek. Vettel kiesett, Webber továbbhaladt és harmadik lett. A kanadai nagydíjon a kvalifikáción először fordult elő, hogy nem a Red Bull egyik versenyzője indult az élről. Hamiltoné lett a pole, de ő Vettelékkel ellentétben lágy keverékű gumikon ment Q3-ban. Vettel a második helyről indulva (Webber öthelyes rajtbüntetése miatt) a futamon 4. lett csapattársa előtt. A versenyt a két McLaren nyerte Hamiltonnal az élen. Az európai nagydíjon megnyerte a kvalifikációt Webber előtt. Vettel a rajtnál megtartotta az első helyét. Webber a 9. körben balesetet szenvedett (összeért Kovalainen hátsó kerekével) a pálya egyik leggyorsabb részén. A baleset miatt beküldték a safety car-t, a mezőny megkeveredett, de Vettel az élen maradt. Lewis Hamilton aki ekkor 2. volt bokszutca áthajtásos büntetést kapott a safety car alatt történő előzésért. Így Vettel simán nyerte versenyt Hamilton és a másik McLaren előtt. Aztán jött a Brit nagydíj. Vettel a kvalifikáción megszerezte a pole pozíciót míg mögötte csapattársa majd Alonso végzett. A rajt nem sikerült jól ugyanis Webber lerajtolta és ráadásul defektet kapott és visszaesett az utolsó helyre. Végül a 7. helyre sikerült felzárkóznia. A futamot Mark Webber nyerte. A Német nagydíj időmérőjén mindössze 2 ezredmásodperccel szerezte meg a pole pozíciót Fernando Alonso előtt. Vettel elrontotta a rajtot és míg Alonso a megelőzésével foglalkozott, Massa mindkettőjüket. A két Ferrari vezetett, majd Massa a csapat utasítására átadta a vezető helyet Alonsónak. A futamot Alonso-Massa-Vettel sorrendben intették le. Mivel a csapatutasítás tilos, a Ferrarit 100.000 amerikai dolláros büntetésben részesítették, majd továbbították az ügyet a Motorsport Világtanács felé, ahol megúszták a további szankciókat. Utána a Magyar nagydíj következett. Vettel megszerezte a pole-t és meg is tartotta a rajtnál helyezését. Azonban a Safety Caros fázisnál túlságosan leszakadt az élen haladótól ezért bokszutca áthajtásos büntetést kapott végül 3. lett. A futamot csapattársa nyerte. A Belga nagydíjon a váltakozó időjárás miatt az időmérőn csak 4. lett míg csapattársa megszerezte a pole pozíciót. A rajt már csepergő esőben szárazpályás gumikon történt ahol Webber beragadt, így a német 3. lehetett, de Button lerajtolta az első körben. A 16. körben a Blanchimontból kijövet a buszmegálló sikánbán a belső íven akart elmenni elmenni Button mellett azonban nem fért be mellé, balra rántotta kormányt, hogy elkerülje az ütközést, azonban ez nem sikerült neki mivel ekkor már féktávon voltak. Autója keresztbe állt és belecsúszott a Buttonba aki emiatt kiállni kényszerült. Vettelnek csak az első légterelője sérült, a boxba hajtott, így folytatni tudta a versenyt. Később bokszutca áthajtásos büntetést kapott a baleset miatt és így végül visszaesett a 12. helyre. Ekkor még volt esélye néhány pontra azonban Adrian Sutil előzésekor letörte a Force India első légterelőjét és defektet kapott, végül 15. lett.Ezután jött az Olasz nagydíj, amin egyáltalán nem volt versenyképes a Red Bull. Vettel az időmérőn 6. lett míg csapattársa 4., de a futamon zseniális boxtaktikával 4. helyre jött fel míg Webber 6. lett. A versenyt Fernando Alonso nyerte. A Szingapúri nagydíjon a második helyről indulhatott csak Alonso mögül, mivel megcsúszott a gyors körén. A versenyen tudta tartani a tempót Alonsóval az utolsó körben néhány pillanatig úgy tűnt, hogy megpróbálhatja megelőzni, de a hátrányuk miatt a világbajnokságot tartották a legfontosabbnak és nem kockáztattak. Japánban a szakadó eső miatt vasárnapra halasztott időmérőn Vettelé lett a pole. A rajtnál simán eljött és végig vezetve megnyerte a versenyt Mark Webber és Alonso előtt. Ekkor 14 pont volt a hátránya a világbajnokságban Webber előtt és Alonsóval volt pontegyenlőségben. Ezután jött a Koreai nagydíj. A kvalifikáción megszerezte a pole pozíciót Webber és Alonso előtt. A mezőny az erős eső miatt a Safety Car mögül rajtolt, majd a versenyt a 3. körben az egyre hevesebben szakadó eső és a látási viszonyok miatt piros zászlóval megállították. A verseny egy órán keresztül állt majd még 14 körig a Safety Car mögött folytatódott. Amikor a 17. kör után elengedték a mezőnyt. A Red Bullnak ott kezdődött a dráma amikor Webber 19. körben a falnak csapta az autóját és kiesett azonban a a pályára visszapördülő autó magával rántott Rosberget is. Vettelnek ekkor hatalmas lehetőség nyílt meg a világbajnoki cím megszerzésére. Vettel a 46. körig vezette a versenyt de ekkor motorja meghibásodott és kiesett. Ekkor úgy tűn,t Vettel elvesztette reális esélyeit a világbajnoki cím megszerzésére, mivel Alonso győzött. A spanyol vezette a világbajnokságot 11 ponttal Webber és Hamilton előtt, Vettel ekkor már 25 pontra volt az tőle. A Brazil nagydíj időmérése esős körülmények között zajlott, nagy meglepetésre a Q3-ban a felszáradó pályán Nico Hülkenberg szerezte meg a pole pozíciót Vettel és Webber előtt. A verseny már száraz pályán zajlott, Vettel simán lerajtolta Hulkenberget, majd végig vezetve megnyerte a futamot Webber és Alonso előtt. Alonso ekkor még mindig vezette világbajnokságot 8 ponttal második Webber, és 15 ponttal a harmadik Vettel előtt. Az évadzáró Abu Dzabi nagydíjon megszerezte a pole pozíciót Hamilton és Fernando Alonso előtt, míg csapattársa csak az ötödik lett. Vettel a rajtnál megtartotta az első helyét, míg Button lerajtolta Alonsót. Mikor elkezdtek kopni a gumik, Webbert behívták a boxba, majd Alonso is így tett, attól félve hogy Webber megelőzni. Végül beragadtak Nico Rosberg és Vitalij Petrov mögé akik az első kör végén kereket cseréltek (Safety Car fázis alatt). Vettelék kiautóztak annyi előnyt, hogy visszajöjjenek Petrovék elé a kerékcsere után, azonban Robert Kubicának is sikerült Alonso elé visszajönnie. A spanyol nem tudott feljönni a negyedik helyre, ahogy Webber sem tudott előrelépni, így a futamgyőztes Vettel (Alonso csak 7. lett) 4 pont előnnyel megnyerte a világbajnokságot Alonso és 14 ponttal Webber előtt.

Vettel 2011-ben is a Red Bullal folytatta pályafutását. A bahreini nagydíjat politikai okok miatt elhalasztották, így az évadnyitó futam az ausztrál nagydíj lett. Vettel az időmérőn a körrekordot futva, 8 tized másodpercet verve a második Hamiltonra megszerezte a pole pozíciót. Végül végig vezetve megnyerte a futamot is több mint 20 másodperccel Hamilton előtt, meglepetésre a harmadik az orosz Vitalij Petrov lett. Vettel előnye természetesen ekkor 7 pont volt A következő futam a maláj nagydíj volt. Itt már szorosabb küzdelemben, de megszerezte a pole pozíciót. Ismét Hamilton lett a második csak most már csak 1 tized másodperc hátrányban. A futamon nem történt semmi különleges, Vettel könnyedén nyerte a versenyt Jenson Button és Nick Heidfeld előt. Hamilton csak a nyolcadik lett. A német ekkor már ekkor magabiztosan, 24 pontos előnnyel vezette a bajnokságot.Az ezt követő futamon a Kinai Nagydíjon ismét hatalmas előnnyel megszerezte a pole pozíciót. A futamon elrontotta a rajtot és visszaesett a harmadik helyre. Ekkor a két McLaren vezette a versenyt, Sebastian a harmadik volt. Vettel az első boxkiállás után átugrotta a két McLarent, de Rosberg aki két körrel korábban kiállt a boxba az élre állt. Ezért a kétkiállásos taktika mellett döntött és bár az élre állt, Hamilton 4 körrel a verseny vége előtt megelőzte és megnyerte a versenyt, Vettel második lett. A török nagydíjon negyedszerre is megszerezte a pole pozíciót. A futamot Vettel ismét megnyerte. Először született az évben Red Bull kettős győzelem (Webber lett a második és Alonso a harmadik). A következő verseny a spanyol nagydíj volt. Az időmérőn először tudták megverni Vettelt, aki második lett, a pole pozíciót Webberé szerezte. Másnap Vettel lerajtolta a csapattársát de eközben Alonso a negyedik helyről az élre állt. A spanyol azonban nem választott jó boxstratégiát, csak körhátrányban, az ötödik helyen ért célba. Vettel autójában a verseny utolsó köreiben nem működött a KERS, de Hamilton pozícióját megvédte Hamiltontól és megnyerte a versenyt. A monacói nagydíjon ötödszörre szerezte meg a pole pozíciót. A rajt után megtartotta vezető pozíciót, de elrontották a boxkiállását és visszaesett a második helyre. A 33. körben Massa kiesett és a baleset miatt beküldték a biztonsági autót. Vettel nem jött be gumiért és így az élre állt. Úgy döntött, megpróbál végig menni egy kiálláson. Az utolsó körökre nagyon elhasználódtak a gumijai, azonban a 68. körben tömegbaleset történt. A pályára érkező mentő miatt a 72. körben piros zászlóval megállították a versenyt ami viszont azt jelentette, hogy Vettel időveszteség nélkül gumit cserélhet. Vettel a hátralévő hat kört már végig vezette az új gumiknak köszönhetően és megnyerte a versenyt. Következett a kanadai nagydíj. Vettel az időmérőn ismét megszerezte a pole pozíciót. A verseny csak a Safety-car mögül rajtolhatott el az ekkor szemerkélő esőben. A verseny a 4. körben kezdődött el lényegében. A 20. körben sokkal hevesebben kezdett el szakadni az eső mint eddig. Annyira, hogy be kellett küldeni ismét a Safety-cart. A 25. körben az egyre hevesebben szakadó eső és a látási viszonyok miatt piros zászlóval megállították a futamot, csak 2 óra múlva indították újra. Heidfeld balesete miatt ismét be kellett küldeni a Safety-cart így Button és Webber felzárkózott Vettelre és a mögötte haladó Schumacherre. Miközben Webberék megelőzték Schumachert Button feljött a második helyre és elindult Vettel után, akit az utolsó körben utol is ért. Vettel a 7-es kanyarban megcsúszott és Button elment mellette, így második lett a német. Az európai nagydíjon ismét megszerezte a pole pozíciót, majd rajt-cél győzelmet aratva megnyerte a versenyt Alonso és Webber előtt. Vettel előnye ekkor már 77 pont volt.Következett a brit nagydíj. A Q3-ban az első körök után Webber állt az élre amikor elkezdett szakadni az eső, ezzel gyakorlatilag eldőlt az időmérő edzés. Másnap a verseny vizes pályán kezdődött. Vettel lerajtolta Webbert és az élre állt, azonban elrontották az egyik boxkiállását így végül Alonso állt az élre, aki meg is nyerte a versenyt. Vettel a második lett míg Webber a harmadik. Vettel hazai futamán, a német nagydíj kvalifikációján "csak" a harmadik lett az első Webber lett. Nem sokkal a rajt után megpördült és visszaesett az ötödik helyre. Ebben a pozícióban maradt az utolsó körig amikor a boxkiállásánál megelőzte Massát és feljött a negyedik helyre. Ez volt az eddigi legrosszabb helyezése ebben az évben. Majd jött a magyar nagydíj, ahol Ismét övé lett a pole. A futam ismét esős körülmények között zajlott. Vettel visszaesett a harmadik helyre, de a második Hamiltont megbüntették veszélyes manőver miatt, így a német a második helyen ért célba. A belga nagydíjon, a változékony körülmények között zajló időmérőn megszerezte a pole pozíciót, majd a futamon elsőként ért célba Webber és Button előtt. Az előzetes számítások szerint a monzai gyors pálya nem feküdt a Red Bullnak, azonban Vettel gyakorlatilag 450 ezredmásodperccel verte a második helyezett Hamiltont. A rajt után Alonso az élre állt, majd a rajt után történt baleset miatt beküldték néhány körre a Safety-cart. Vettel az ezutáni első körben megelőzte Alonsót, innentől végig vezetve nyerte a versenyt győzött. A szingapúri nagydíjon ismét megszerezte a pole-t. Másnap simán elrajtolt és vezette a versenyt. 6 körrel a futam vége előtt a második Button elkezdett felzárkózni rá, de nem tudta megelőzni a németet, aki újabb győzelmével egy pont híján bebiztosította bajnoki címét. A következő futam a japán nagydíj volt. Az időmérőn mindössze 9 ezredmásodperc előnnyel szerezte meg a pole pozíciót Button előtt. A futamon a rajtnál meg tudta tartani az első helyet, azonban a második kiállásánál rossz volt a kivezető köre, így Button elment mellette, a harmadik kiállásnál pedig forgalomba került, így Alonso is megelőzte. A versenyt Button nyerte, akinek a futam előtt még volt némi esélye a bajnoki címre, de ennek már nem volt jelentősége, mivel Vettel a harmadik lett. Vettel előnye ugyan 114 pontra csökkent, de ez már behozhatatlan volt. Vettel ezzel mindössze 24 évesen és 98 naposan kétszeres világbajnok lett. A koreai nagydíjra már világbajnokként érkezett. Szombaton az időmérőn először az évadban Lewis Hamilton meg tudta verni a Red Bullt az időmérőn Vettel így csak a 2. lett. A futamon azonban Vettel nem sokkal a rajt után megelőzte Hamilont és innen végig vezetve megnyerte versenyt. Hamilton 2. Webber 3. lett. Majd jött a Forma-1 történetének első indiai nagydíja. Vettel simán megszerezte az első rajtkockát. Másnap a futamon simán eljött a rajtnál elsőként innen pedig megszerezve 1. Grand Slamjét (Az adott versenyző egy hétvégén megszerzi a pole pozíciót, meg futja a leggyorsabb kört, megnyeri a versenyt (mesterhármas) ezen felül még a verseny minden pillanatában vezeti versenyt) megnyerte a futamot. A 2. Button a 3. Webber lett. A következő futamon az abu dzabi nagydíjon nehezen de megszerezte a pole pozíciót és ezzel beállította Nigel Mansell 1992-es rekordját (14 pole pozíció egy adott szezonban). A futamon azonban jött az ami még nem volt ebben a szezonban. Vettel simán eljött a rajtnál azonban az első kanyarban túlságosan ráment a rázókőre és defektet kapott. Vissza tudott jönni a boxba de ott kiderült, hogy megsérült a hátsófutómű így feladni kényszerült a versenyt. A futamot Hamilton nyerte a 2. Alonso míg a 3. Button lett. Aztán jött az évadzáró brazil nagydíj. Vettel ismét megszerezte a pole pozíciót ezzel megdöntötte az egyik legkomolyabb rekordot a Forma-1-ben (Nigel Mansell 14 pole 1992-ben). A futamon a rajtnál megtartotta a vezető pozíciót de a futom egy állítólagos váltóhiba miatt kénytelen volt átadni az első helyet csapattársának és így ő csak 2. lett végül a futamot Webber nyerte ebben az évben először a harmadik Button lett. Többek szerint a "váltóhiba" csak egy burkolt csapatutasítás volt ugyanis amikor Webber megelőzte a csapattársát egyértelműen látszott hogy Sebastian védekezés nélkül elengedte és Webber a győzelemmel bajnokságban egy pozíciót javított. A bajnokságot ismét Vettel nyerte 392 ponttal, a második Jenson Button lett már komoly hátrányban 270 ponttal, a harmadik Mark Webber lett 258 ponttal, a negyedik Fernando Alonso lett 257 ponttal, az ötödik Lewis Hamilton lett 227 ponttal, őket követte Massa, Rosberg és Schuamcher. A konstruktőri világbajnok a Red Bull Racing lett 650 ponttal, a második a McLaren míg a harmadik a Ferrari lett.

Sebastian Vettel 2012-ben a Red Bullnál folytatta pályafutását. Az évad előtt komoly változtatások történtek a szabályokban ami felborította az erősorrendet. Az évadnyitó Ausztrál nagydíjon az időmérőn csak a 6. helyet sikerült megszereznie. Amely rosszabb volt mint az előző évi bármely rajthelye. A futamon azonban jobban szerepelt. Vettel kis híján megnyerte a versenyt azonban Jenson Button diadalmaskodott. Következett Maláj nagydíj. A kvalifikáción a 6. helyet szerezte meg. Az esőtől kaotikus futamon a 4. helyre jött előre azonban az utolsó előtti körben egy lekörözés közben Narain Karthikeyan kiütötte. A futamot Alonso nyerte. Vettel a futam után a középső ujja mutogatásáért figyelmeztetést kapott. A Kínai nagydíjon kiesett a Q2ben és csak a 11. helyről indulhatott. A futamon a 2. helyre zárkózott fel azonban a verseny végére végérvényesen elkopó gumijai miatt az 5. helyre esett vissza. A versenyt Nico Rosberg nyerte. A Bahreini nagydíjon ez évben először sikerült megszereznie a pole pozíciót. A futamon nagy csatában de sikerült megvédeni az első helyét Raikkönen ellen. A győzelemmel 4 ponttal átvette a vezetést a bajnokságban. A Spanyol nagydíjon, csak a 7. helyről indulhatott. A futamon csak a 6. helyen ért célba de a vezető pozícióját meg bírta tartani a világbajnokságban. A Monacoi nagydíjon csak a 9. helyet szerezte meg az időmérőn. A futamon a 4. helyre sikerült felzárkózni azonban ismét 3 pontos hátrányba került a bajnokságban Alonso mögött. A hetedik futam a Kanadai nagydíj volt. Vettel megszerezte a pole pozíciót. A futamon a rossz gumitaktika miatt csak a 4. lett. A bajnokságban visszaesett a 3. helyre azonban mindössze 3 pont választotta el a világbajnokságot vezető Hamiltontól. A következő futam az Európa nagydíj volt. Vettel az idényben harmadszor is megszerezte a pole pozíciót. A futamon óriási előnyt épített ki azonban egy baleset után beküldték a Safety Cart így minden előnyét elvesztette. Két körrel az ujra rajt után a generátor hibája miatt kiesett a versenyből. Alonso azonban győzött míg Vettel és Hamilton is kiesett. Alonso óriási 20 pontos előnyre tett szert a a bajnokságban amivel óriási lehetőséghez jutott. Jött a Brit nagydíj. A 3. helyre kvalifikált majd a futamon egy helyet előrelépve a 2. lett. Vettel hátránya 29 pontra nőtt. A 10. futam Vettel hazai futama a Német nagydíj volt. A 2. helyre kvalifikált. Ott is fejezte be a futamot azonban mivel szabálytalanul előzött a futamon ezért az 5. helyre sorolták vissza. Vettel ekkor már 44 pontos hátrányban volt. A következő futam a Magyar nagydíj volt. A 3. helyre kvalifikált, a futamot végül a 4. helyen fejezte be. Alonson 2 pontot hozott aki ekkor már a második helyezettel szemben nyomasztó 40 pontos fölényben volt. A Belga nagydíjon Alonso tömegbaleset áldozata lett. Vettel a 10. helyről rajtolva a 2. lett miután a rajtnál az élmezőny nagy része megsemmisült. Az Olasz nagydíjon ismét a generátor hibája miatt kiesett míg Alonso 3. lett. Azonban jött a fordulat a soron következő négy nagydíjat az Indiai nagydíjjal bezárólag megnyerte. Ekkor már 13 pontos előnnyel vezette a bajnokságot. A következő két futamon szerzett egy 3. és egy 2. helyet. Az évadzáró futam előtt 13 ponttal vezette a bajnokságot. Az évadzáró Brazil nagydíjon a 4. helyről indulhatott. A rajtnál az utolsó helyre esett vissza ekkor úgy tűnt minden esélye elszállt. Azonban a 6. helyre zárkózott fel míg Alonso a 2. lett. Összesen 281 pontot szerzett míg Alonso 278-at. Ezzel minimális előnnyel de mindössze 25 évesen háromszoros bajnok lett.

A negyedik világbajnoki cim – 2013

Vettel 2013-ban az ötödik évét kezdte meg a Red Bullal. A szabályokban jelentős változások nem történtek mi alapján Vettel folytatni tudta az előző év végi jó formáját. Az ausztrál nagydíj kvalifikációján viszonylag jelentős előnnyel megszerezte a pole pozíciót. Másnap a futamon a rajtnál jól tudott eljönni, de a nagy gumikopás és a boksztaktika miatt csak a 3. helyen végzett. A futamot Kimi Räikkönen nyerte. Egy hét múlva a maláj nagydíjon az időmérő edzést a változékony körülmények között hatalmas fölénnyel nyerte a két Ferrari előtt. Vasárnap a futam szintén esős körülmények között kezdődött. Riválisa, Alonso a második kanyarban nekicsúszott Vettelnek. Vettel autója sérülés nélkül megúszta, azonban Alonso egy körrel később kicsúszott, és kiesett a versenyből. Vettel az ötödik körben kiállt száraz pályás gumikért, ami túl korainak bizonyult, emiatt visszaesett a második helyre. Ekkor csapattársa Webber vezetett, Vettel volt a második, mögöttük a két Mercedes haladt Hamilton, Rosberg sorrendben. Vettel a 42. körben kiállt a második helyről kereket cserélni. A következő körben az élről Webber is kiállt, akit addigra Vettel majdnem megelőzött a gyors kivezetőköre miatt. "Get him out of the way. He is too slow." hangzott el a háromszoros bajnok rádióüzenete, a csapat felé. Ám a csapat Webber, Vettel sorrendben várta a leintést, nem akarták, hogy esetleg a 2010-es török nagydíjon történtek megismétlődjenek. Vettel szorosan követte csapattársát, majd két körrel később, a csapatutasítást megtagadva, a 46. körben a bokszutca fala és Webber autója közti szűk résben próbálta megelőzni sikertelenül, majd kanyarokon keresztül autó-autó elleni kemény csatában előzte meg csapattársát saját maga és Webber célba érését kockáztatva. Vettel végül megnyerte a versenyt és átvette a vezetést a bajnokságban 9 ponttal Räikkönen előtt.[6] Az eset óriási port kavart, Vettel ugyanis egyértelműen megtagadta a csapat utasítását, ezzel tovább romlott a kapcsolat a két csapattárs között. A német versenyző rövidesen bocsánatot kért a csapat tagjaitól, ám Kínában, a sajtótájékoztatón már kijelentette, hogy hasonló helyzetben ugyanezt tenné.[7] A kínai nagydíjon csak a 9. rajtpozíciót szerezte meg az időmérőn. A versenyt a 4. helyen fejezte be. A futamot Alonso nyerte. Az előnye a vb pontversenyben 3 pontra csökkent. Egy héttel később Bahreinben a 2. pozíciót szerezte meg az időmérőn Nico Rosberg mögött. A versenyen Alonso lerajtolta, de pár kanyarral később visszavette a 2. helyet és a 3. körben Rosberg mellett is elment. A futamot nagy előnnyel nyerte a két Lotus előtt. A világbajnoságot ekkor 10 pont előnnyel vezette Raikkönen előtt. Az ezt követő versenyen, a spanyol nagydíjon a 3. helyről indulva 4. lett. A versenyt Alonso nyerte. Ezzel az egyéni vb-n a verseny előtti 10 pontos előnye 4 pontra csökkent. Monacóban a két Mercedes mögül a 3. helyről indult. A rajtnál is maradt ez a sorrend. A versenyt szinte minden csapat két kerékcserével próbálta teljesíteni viszont Massa a falhoz csapta a Ferrarit igy a Safety Car bejött a pályára. A kiállásoknál az SC-fázis alatt mind a két Red Bull megelőzte Hamiltont. A futamot később baleset miatt leállították, végül Rosberg mögött másodikként ért célba és tovább növelte előnyét a vb összetettben. Kanadában az időmérőn esős körülmények között szerezte meg a pole-t. A futamot nagyon simán nyerte Alonso és Hamilton előtt. A világbajnokságot ekkor 132 ponttal, 36 pontos előnnyel vezette Alonso előtt. Silverstoneban a két Mercedes mögül a harmadik helyről indult. A futamot sokáig vezette azonban váltóhiba miatt kiesett. Az előnye a pontversenyben 21 pontra csökkent. Hazai versenyén, a Nürburgringen a második helyet szerezte meg az időmérőn. A versenyen lerajtolta Hamiltont és a két Lotus előtt nagy taktikai csatában először nyert hazájában. A pontversenyben ekkor 157 ponttal állt az élen. Magyarországon Hamilton az utolsó pillanatokban megszerezte az első rajtkockát így csak a második helyről indult. A versenyen Hamilton és Raikkönen mögött a harmadik helyen ért célba. A belga nagydíj második és harmadik szabadedzését is megnyerte. A szoros időmérőn másodikként végzett Hamilton mögött. A verseny első körében az Eau Rouge után a Kemmel-egyenesben megelőzte a brit versenyzőt és a futamot végig uralva nyert. Ezzel a győzelemmel 46 pontra nőtt az előnye a pontversenyben. Az olasz nagydíjon egész hétvégén jól szerepelt, majd az időmérőn megszerezte az első rajtkockát. A versenyen magabiztosan vezetve nyert, habár az utolsó 15 körben váltóproblémái voltak. 53 pontra növelte előnyét az összetettben. A szingapúri nagydíjon egész hétvégén dominált, végül 3. Grand Chelemjével távozott. Előnye 60 pont az összetettben. A koreai nagydíjon a pole pozícióból rajtolt, habár közel volt a követőboly, simának nevezhető győzelmet aratott, a két Safety Car sem tudta kizökkenteni. Újabb Grand Chelem-et szerzett, és 77 pontra növelte az előnyét az összetettben. Az indiai nagydíjon elsőként ért célba, ezzel megszerezve negyedik világbajnoki címét. Győzelmével csapata is elnyerte a konstruktőri világbajnoki címet, szintén zsinórban negyedszer.