Den 16. november 2017 blev Hartley bekræftet af Toro Rosso som fuldtidsfører sammen med Pierre Gasly for sæsonen. Hartley scorede point ved Grand Prix i Aserbajdsjan med tiendepladsen, Tysklands Grand Prix med tiendepladsen igen og United States Grand Prix
Hans højeste placering var niende. Han sluttede sæsonen på en nittende plads, fire pladser og 25 point bag sin holdkammerat, omend med to flere non-finishes.