Buemi 2012 óta versenyez a FIA World Endurance Championship-ben a Toyota Gazoo Racing (korábban Toyota Racing) csapatával. 2014-ben a LMP1 kategóriában lett a World Endurance Champion. Mind a 2018-as Le Mans 24 órás versenyt, mind a 2018-19-as WEC bajnokságot megnyerte. A 2019-es...
és a 2020-as Le Mans 24 órás versenyén.