Cuando salió de la F1 en 2012 (aunque volvería en 2014), Kobayashi disputó el WEC en 2013. Con un Ferrari 458 Italia de AF Corse fue quinto en la categoría LMGTE-Pro (21º en la general). Tras dos años fuera, Kobayashi volvería al mundial de resistencia en 2016, aunque ya en la máxima categoría y con Toyota. Tras el histórico abandono del otro coche a una vuelta de la victoria, Kobayashi y sus compañeros heredaron la segunda plaza. En 2017 la firma nipona volvió a tener mala suerte y Kobayashi solo pudo ser octavo. Estará en el #7, el otro coche del nuevo equipo de Alonso.