Más tarde, pasó a Theodore Racing en la segunda mitad del curso, aunque fichó por McLaren en 1978, con quienes consiguió su mejor resultado hasta la fecha, un cuarto puesto. No obstante, Ferrari le abrió las puertas para sustituir a Gilles Villeneuve tras la muerte del canadiense en Zolder en 1982.

Tras subir al podio en su segunda carrera con los de Maranello en Brands Hatch, Tambay se hizo con su primera victoria en el Gran Premio de Alemania unas semanas después, y después de eso acabó segundo en Monza, en la casa de Ferrari.

El francés ganó su segunda y última prueba en el Gran Premio de San Marino de 1983, y en ese mismo año fue cuarto en la general de pilotos, la mejor posición de su trayectoria, por detrás del campeón, Nelson Piquet, Alain Prost y su compañero de equipo, René Arnoux. Tras eso, pasó dos cursos con Renault en la Fórmula 1, sumando tres podios más antes de acabar su aventura en el Gran Circo con Haas en 1986.

Tambay también participó en cuatro ediciones de las 24 Horas de Le Mans, las dos primeras con Renault en 1976 y 1977, que terminaron en abandono. En su regreso a la clásica cita de resistencia en 1981, con Rondeau, también se vio obligado a retirarse, pero llegó a la meta cuarto con el emblemático XJR de Jaguar en 1989.

El galo también tuvo otras incursiones más en el automovilismo, con los títulos de la Can-Am en 1977 y 1980 con Carl A. Haas Racing, y se puso al volante de un coche en 2006 en la Grand Prix Masters.