En 1982, Ferrari pierde trágicamente a Gilles Villeneuve durante los entrenamientos del Gran Premio de Bélgica y Tambay es llamado por la Scuderia para sustituirle.

En 1983, Tambay completó un buen campeonato finalizando en cuarta posición y consiguiendo junto a René Arnoux un nuevo título en constructores para Ferrari.

En 1984, la escudería se decide por la pareja Alboreto-Arnoux y Tambay es contratado por Renault, para la que corre dos temporadas logrando algunos podios.

Tambay también corrió el Rally Dakar en la clase de automóviles, donde terminó tercero en 1988 con un Range Rover, en 1989 con un Mitsubishi Pajero y en 1991 con un Lada Samara.

Ese año también resultó cuarto en las 24 Horas de Le Mans, contando como tercer piloto a Andrew Gilbert-Scott.