Buemi varžėsi FIA World Endurance Championship su "Toyota Gazoo Racing" (anksčiau "Toyota Racing") nuo 2012 m. 2014 m. jis tapo LMP1 klasės pasaulio ištvermės čempionatu. Jis laimėjo 2018 m. Le Mano 24 val. lenktynes ir 2018-19 m. WEC čempionatą. Jis taip pat laimėjo 2019
ir 2020 m. Le Mano 24 val.