Depuis 2012, Sébastien compte parmi les pilotes de l’équipe Toyota en endurance. Les champions du monde en titre et les trois fois vainqueurs du Mans défendront leurs titres contre les nouveaux concurrents en utilisant une version de course de la prochaine voiture de route hypercar, dotée d'une technologie de groupe motopropulseur développée dans la TS050 HYBRID et mise en valeur par la nouvelle marque GAZOO Racing.
TOYOTA GAZOO Racing entame sa douzième saison en WEC avec la même équipe de pilotes qui a apporté la gloire au Mans et du Championnat du monde par équipe lors des saisons 2018 à 2022. Sébastien Buemi roulera avec la voiture #8 accompagnée de Ryo Hirakawa et Brendon Hartley. Sept courses sur trois continents, à commencer par les 1000 Miles de Sebring le 17 mars suivi par les 6h de Portimao le 16 avril et les 6h de spa-Francorchamps le 29 avril. Les 24h du Mans se dérouleront le 10 et 11 juin suivi des 6h de Monza le 9 juillet. Pour finir les 6h de Fuji le 10 septembre et la finale, les 8h de Bahrain le 4 novembre 2023.
Sébastien détient le record de victoire en WEC avec 23 succès.