31. maaliskuuta 2016 ilmoitettiin, että Vandoorne korvaa vakituisen kuljettajan Fernando Alonson Bahrainin Grand Prixissä.
Espanjalainen ei ollut kelvollinen ajamaan - edellisen kierroksen onnettomuuden jälkeen. Vandoorne pääsi 12. sijalle Jenson Buttonia edeltäen, ja hänestä tuli ensimmäinen vara-ajaja, joka teki pisteitä debyyttinsä jälkeen Sebastian Vettelin jälkeen vuonna 2007.