Timnya kemudian mempromosikannya ke Formula 2 pada tahun 2021, di mana ia finis di posisi kelima dalam musim debutnya. Pembalap Prancis ini menjadi runner-up di Formula 2 musim 2022, sebelum akhirnya meraih gelar juara di Formula 2 musim 2023. Pada tahun 2024, ia sempat berkompetisi di IndyCar bersama Arrow McLaren, awalnya sebagai pengganti David Malukas yang cedera, sebelum akhirnya dikontrak secara permanen. Namun, kemudian ia digantikan oleh Nolan Siegel.
Formula Satu
Sebagai bagian dari penandatanganannya dengan US Racing-CHRS untuk Kejuaraan Formula 4 ADAC 2019, Pourchaire diangkat menjadi anggota Tim Junior Sauber.[1] Pada bulan Juni 2020, Pourchaire memperbarui hubungannya dengan skema tersebut.[2]
Pourchaire menyelesaikan uji coba Formula Satu pertamanya pada Agustus 2021, mengendarai Alfa Romeo Racing C38 di Hungaroring.[3] Pourchaire disebut sebagai salah satu kandidat untuk mengisi kursi kedua di Alfa Romeo bersama Valtteri Bottas, tetapi posisi tersebut akhirnya diberikan kepada Zhou Guanyu. Bos tim Alfa Romeo, Frédéric Vasseur, menyatakan bahwa mempromosikan Pourchaire terlalu "berisiko".[4]
Ia kemudian mengambil peran sebagai pembalap penguji dengan Alfa Romeo F1 Team untuk musim 2022 dan berpartisipasi dalam satu sesi latihan bebas Jumat (FP1).[5][6] Pourchaire melakukan debut FP1 dengan Alfa Romeo di Grand Prix F1 Amerika Serikat 2022, sekaligus mengonfirmasi bahwa ia akan menjadi pembalap cadangan tim untuk 2023.[7] Ia juga ikut serta dalam tes pasca-musim di Abu Dhabi.[8]
Menjelang Grand Prix Singapura 2023, Alfa Romeo mengumumkan bahwa Pourchaire akan tetap menjadi pembalap cadangan untuk musim 2024, karena Valtteri Bottas dan Zhou Guanyu dipertahankan.[9][10] Setelah itu, Pourchaire mengungkapkan bahwa ia "sangat dekat" untuk menandatangani kontrak dengan Alfa Romeo untuk 2024.[11] Ia mengikuti sesi latihan bebas pertamanya di musim 2023 pada Grand Prix F1 Meksiko 2023.[12] Namun, ia gagal mencatat waktu kompetitif karena mengalami masalah pada sistem brake-by-wire yang membuatnya absen dalam sebagian besar sesi.[13] Sesi latihan bebas keduanya di musim itu berlangsung pada Grand Prix F1 Abu Dhabi 2023, di mana ia mengendarai C43 menggantikan Zhou Guanyu.[14][15] Pourchaire juga mengikuti tes pembalap muda dengan Alfa Romeo dan finis di posisi ke-11.[16]
Meskipun menjadi pembalap cadangan untuk Formula Satu musim 2024, Pourchaire tidak berpartisipasi dalam sesi latihan bebas sepanjang musim. Ia disebut sebagai kandidat untuk bergabung dengan tim pada Formula Satu musim 2025, tetapi kursi akhirnya diberikan kepada Nico Hülkenberg dan juara Formula 2 musim 2024, Gabriel Bortoleto.[17] Pada akhir musim, diumumkan bahwa Pourchaire akan meninggalkan Sauber setelah menyelesaikan program akademinya.[18]
Di luar lintasan, Pourchaire bersantai dengan bermain Call of Duty dan Grand Theft Auto dan merupakan penggemar berat kisah Star Wars. Artis favoritnya adalah Drake, yang memiliki minat pada musik Amerika. Dia telah menyatakan bahwa jika dia bukan seorang pembalap, dia akan mencari pekerjaan lain di industri olahraga.[22] Dia juga merupakan penggemar berat juara Formula SatuFernando Alonso dan Michael Schumacher.[23]