Per la stagione 2009 Bourdais è stato confermato alla Toro Rosso, a cui viene affiancato l'esordiente Sébastien Buemi. Alla prima gara in Australia, sul circuito dell'Albert Park, va subito a punti arrivando 8º, ma nelle successive 8 gare conquista solo un altro punto a Monaco. Questi risultati poco brillanti portano la Toro Rosso a licenziarlo dopo il Gran Premio di Germania. Viene sostituito dal giovane Jaime Alguersuari, che pochi giorni prima era diventato il terzo pilota della Red Bull.