Pe 16 noiembrie 2017, Hartley a fost confirmat de Toro Rosso ca pilot cu normă întreagă alături de Pierre Gasly pentru sezon. Hartley a marcat puncte la Marele Premiu al Azerbaidjanului cu locul zece, Marele Premiu al Germaniei cu locul zece din nou și Marele Premiu al Statelor Unite
cu cel mai bun rezultat în locul nouă. El a terminat sezonul pe locul al nouăsprezecelea, cu patru locuri și 25 de puncte în spatele colegului său de echipă, deși cu încă două non-finale.