A szezon után lemondott az IndyCarról, hogy a Penske IMSA SportsCar bajnokságába lépjen. Castroneves 2018-as kampányának részeként mind az IndyCar Grand Prix-be, mind az Indianapolis 500-as versenyre jelentkezett; a csapattársaival megosztott jegyzetekkel és az autóval való megismerkedéssel készült a versenyekre. Castroneves csapata olyan stratégiát alkalmazott, amely lehetővé tette számára, hogy hatodik legyen az IndyCar Grand Prix-ben. Az Indianapolis 500-as versenyen a nyolcadik helyről indult, mielőtt elvesztette az irányítást az autó felett a negyedik kanyarban, és a 146. körben lezuhant a 27. helyen. A 2019-es szezonban ismét részt vett mind az IndyCar Grand Prix-ben, mind az Indianapolis 500-ban. Castroneves a 21. helyen fejezte be az IndyCar Grand Prix-t, két körrel a vezetők mögött. 12. helyen indult az Indianapolis 500-as versenyen, és a versenyt 18. helyen fejezte be, miután James Davison kocsijának hátsó részével ütközött, ami miatt drive-through büntetést kapott. Ő kezdte a
A 2020-as Indianapolis 500-as versenyen 27. lett, és 11. lett.