Para a temporada 9 e o Gen3, é uma mudança de ares para o campeão, com uma transferência para a recém-batizada DS PENSKE, ao lado do bicampeão Jean-Eric Vergne.
Tendo muita experiência no automobilismo, o piloto Belga chegou à categoria das corridas de rua totalmente elétrica em 2018, pela HWA Racelab, acrescentando ainda mais a uma carreira já impressionante no esporte a motor. Para a temporada 2019/20, Vandoorne mudou para a recém-batizada Mercedes-EQ Formula E Team, com o envolvimento cada vez mais cristalizado da montadora Mercedes.
A carreira de Vandoorne no automobilismo começou aos seis anos, disputando campeonatos de kart. Com diversas vitórias, o momento em que o belga despontou veio em 2008, quando ele conquistou o campeonato na temporada KF2 belga daquele ano.
O ano seguinte marcou o início da carreira internacional de Vandoorne no automobilismo, antes de chegar à F4 Eurocup em 2010, vencendo-a em sua temporada de estreia. Em 2013, o piloto belga chegou ao programa de jovens pilotos da McLaren até ser anunciado como piloto reserva oficial da McLaren Mercedes em 2014.
Simultaneamente ao trabalho na Fórmula 1, Vandoorne correu na GP2 Series pela equipe francesa ART Grand Prix. Depois de uma primeira temporada bem-sucedida pela equipe, ele acabou vencendo o campeonato na segunda tentativa. Um ano depois, Vandoorne substituiu o lesionado bicampeão mundial Fernando Alonso, fazendo sua estreia na Fórmula 1 no Grande Prêmio do Bahrein de 2016, terminando nos pontos.
O piloto belga permaneceu na McLaren até ser contratado pela HWA Racelab em outubro de 2018. Ao lado do campeão de DTM Gary Paffett, os dois formaram a dupla de pilotos da equipe em sua temporada de estreia no campeonato de corridas de rua totalmente elétrico.
Com a conversão da HWA em uma equipe totalmente de trabalho da Mercedes-EQ na temporada 6, Vandoorne fez dupla com o estreante Nyck de Vries e guiou a Silver Arrow 01 até seu primeiro pódio na abertura da temporada, em Diriyah, e a primeira vitória no grande final em Berlim para fechar uma temporada impressionante da marca alemã.
Vandoorne venceu em Roma na temporada 7, e a Silver Arrow 02 demonstrou seu valor, terminando em nono na classificação, a apenas um pódio de seu companheiro de equipe e com um pouco de azar – mais especificamente, uma manobra de Oliver Rowland, em Londres, que acabou custando ao belga um pódio e, quem sabe, o título.
A dupla volta para a temporada 8 a fim de defender seus títulos e, sim, foi o que fizeram – desta vez, foi Vandoorne quem deu à Silver Arrows uma vitória histórica em Mônaco, isso sem contar o troféu em Seul, claro.