16. marraskuuta 2017 Toro Rosso vahvisti Hartleyn täysipäiväiseksi kuljettajaksi Pierre Gaslyn rinnalla kaudella. Hartley sai pisteitä Azerbaidžanin Grand Prix -kilpailussa kymmenenneksi, Saksan Grand Prix -kilpailussa taas kymmenenneksi ja Yhdysvaltojen Grand Prix -kilpailussa.
Hänen korkein pisteensä oli yhdeksäs. Hän päätti kauden yhdeksännentoista sijalla, neljä sijaa ja 25 pistettä joukkuetoverinsa jälkeen, vaikka hänellä oli kaksi muuta ei-päätteitä.