Esto fue suficiente para darle el título a falta de seis carreras en la temporada.

[10]​ Fue reemplazado por su compatriota Jim Pla para la siguiente ronda en Turquía, ya que se enfrentaron con las fechas de la Fórmula Tres Británica caso en Hockenheim, pero regresó al equipo para la siguiente ronda en Valencia.

[13]​ En septiembre de 2010, se anunció que iba a conducir para Toro Rosso en el test de postemporada que se celebraría en el Circuito Yas Marina, en noviembre.

[15]​[16]​ Pese a su inexperiencia, consigue sus primeros puntos apenas en su segunda carrera, el Gran Premio de Malasia, al finalizar en octavo puesto.

Vergne consiguió su primer punto del 2013 terminando 10.º en el GP de Malasia.

Tras tres carreras sin fortuna, en el GP de Mónaco consigue terminar en 8.ª posición, y en Canadá completa una gran actuación con su mejor resultado en la máxima categoría (6.º).

Pero de nuevo el francés se ve asolado por problemas mecánicos en Silverstone y Nürburgring.

Especialmente desafortunado fue el problema de motor en Mónaco, donde llegó a rodar en 6.º puesto.

En otra carrera caótica en Canadá, su coche sí le permitió llegar al final y volvió a obtener un 8.º puesto.

Sin embargo, pese a llevar más puntos que su compañero, el hecho de perder los duelos particulares pesó más y el equipo decidió apostar por Max Verstappen, prescindiendo de Vergne en 2015.

Vergne hizo su debut en la tercera carrera de la temporada en Uruguay y se aseguró la pole position.

[28]​ Vergne fue adelantado al inicio por Nelson Piquet, Jr., y retomó el liderato en la vuelta 12.

[29]​ Logró su primer podio en Long Beach, terminando segundo por detrás del ganador de la carrera Piquet.

[31]​ Vergne no pudo competir al nivel de Bird y terminó noveno en el campeonato.