O 16 de novembro de 2017 Hartley foi confirmado por Toro Rosso como piloto a tempo completo xunto a Pierre Gasly para a tempada. Hartley anotou puntos no Gran Premio de Azerbaiyán co décimo, no Gran Premio de Alemaña co décimo de novo e no Gran Premio dos Estados Unidos
O seu mellor resultado foi o noveno. Terminou a tempada no décimo noveno lugar, catro lugares e 25 puntos por detrás do seu compañeiro de equipo, aínda que con dous non-finais máis.