I oktober 2017 blev Hartley tilbudt en kørsel i Formel 1 af Toro Rosso til United States Grand Prix
som blev afholdt i Austin. Hartley erstattede Pierre Gasly, der var fraværende i Super Formula Championship-finalen. Det var Hartleys F1-debut, hvor han blev den niende newzealænder til at køre i Formel 1.