GP3

 

Sainz firmó con MW Arden en el 2013 para una temporada en la GP3, sin embargo no corrió con mucha suerte y tras solo dos podios, terminó en la décima posición del campeonato. En 2013 volvió a disputar el Gran Premio de Macao acabando en la misma posición que el año anterior (7.º).

A la par de la GP3, Sainz participó en eventos selectos de la Formula Renault 3.5 Series con Zeta Corse. Dichas pruebas fueron indicadoras para que DAMS lo fichara para la temporada 2014.​ Todos sus podios fueron victorias esta temporada (7) y estos fueron suficientes para coronarse campeón al finalizar el año en Jerez, con 39 puntos de ventaja sobre Pierre Gasly