Tanggal 17 Desember 2009 diumumkan bahwa Kamui Kobayashi akan membalap bersama tim Sauber untuk musim 2010. Dalam empat balapan perdana musim 2010, Kobayashi gagal meraih angka akibat gagal finish. Di Australia sayap depannya lepas dan "mengajak" Nico Hulkenberg dan Sebastien Buemi untuk terlibat dalam kecelakaan. Di Malaysia ia mengalami kerusakan mesin, sementara di China ia terlibat kecelakaan bersama Vitantonio Liuzzi dan Buemi. Poin perdana Kobayashi di musim 2010 di raih di Turki saat ia finish P10. Di Kanada Kobayashi menabrak "wall of champions" di tikungan terakhir. Aksi spektakuler ia perlihatkan di Eropa saat bertahan dengan ban aus selama hampir sepanjang balapan dan juga sempat menyalip Fernando Alonso. Di balapan rumahnya sendiri di Jepang, Kobayashi berhasil menghibur publik Jepang dengan finish di P7. Kobayashi finish di P12 klasemen dengan 32 poin.