Bourdais va tornar a la F1 el 2007 després de fer diverses proves amb l'Scuderia Toro Rosso. El 10 d'agost de 2007 es va anunciar que Bourdais substituiria a Vitantonio Liuzzi a l'equip B de Red Bull, Toro Rosso, com a company d'equip de Sebastian Vettel. El 16 de març de 2008 Bourdais va competir en la seva primera cursa del Campionat de Fórmula 1, el Gran Premi d'Austràlia de 2008.
A Melbourne. Després de classificar-se en la 17a posició, va aprofitar els errors fets per altres pilots, en la primera cursa de Fórmula 1 des del Gran Premi de San Marino de 2001 sense control de tracció, i va arribar a la quarta posició. No obstant això, amb tres voltes restants, un problema de motor va obligar a Bourdais a retirar-se, però encara estava classificat com a 8è després d'haver completat més del 90% de la distància de la cursa. Més tard va heretar el setè lloc (i dos punts de campionat) després de la desqualificació de Rubens Barrichello.