Em 2020 faltou pouquíssimo para que Sainz ganhasse uma corrida, com um segundo lugar no Grande Prémio Italiano que Pierre Gasly venceu. Ainda assim esta foi uma época espetacular para a equipa de Woking que conseguiu o terceiro lugar no campeonato de construtores com os 105 pontos que Sainz fez.

Em 2021 chegou o momento mais importante da carreira do Carlos, a subida à Ferrari; a sua primeira época foi algo difícil devido aos problemas de motor que a Ferrari enfrentava, ainda assim conseguiu 4 pódios e pontuou em 19 de 21 corridas terminando a época à frente do seu colega Charles Leclerc, já em 2022 a conversa foi diferente mas ainda assim, Sainz conseguiu a sua primeira pole position e vitória no fim de semana do Grande Prémio Britânico, neste mesmo ano a Ferrari anunciou que tinha renovado o contrato de ‘’Chilli’’, em 2023 Sainz conseguiu mais uma vitória no GP de Singapura ao interromper o streak de 10 vitórias de Max Verstappen e ao terminar o jejum de mais de um ano da equipa de Maranello. Em 2024 Sainz venceu na Austrália e na cidade do México naquela que foi a sua última época na Ferrari e agora, em 2025 prepara-se para enfrentar um enorme desafio, reerguer o gigante adormecido que é a Williams de James Vowles.