2010年は長く在籍したマクラーレンを離れ、ザウバーのレギュラーシートを獲得。小林可夢偉のチームメイトとしてF1に参戦。開幕戦からモナコGPまでの6戦はあまりにも低かったマシンの信頼性の為、完走はオーストラリアGPのみのただ1戦であり、マレーシアGPに関しては決勝出走すらできない程の惨憺たる状況だった。しかし、チームの懸命な開発もあってトルコGPから復調の兆しをみせ、マシンの安定性と信頼性共に向上し、ハンガリーGPでは予選9位から堅実な走りをみせて7位入賞を果たした。デ・ラ・ロサの入賞は2006年ブラジルGP以来、実に3年10カ月ぶりの入賞であった。