Il 18 novembre 2009 fu annunciato in via ufficiale il passaggio di Button alla McLaren. Il campionato 2010 iniziò nel migliore dei modi, con due vittorie (Australia e Cina) nelle prime quattro gare e la testa della classifica iridata piloti. Dopo un quinto posto nel Gran Premio di Spagna, a Montecarlo il pilota inglese fu costretto al ritiro per un problema meccanico, perdendo la prima posizione nel mondiale. Seguì una serie di gare consecutive a punti, nelle quali però il compagno di squadra Lewis Hamilton lo precedette sempre sul traguardo, scavalcandolo anche in classifica. Alla vigilia del Gran Premio d'Ungheria il pilota inglese si trovava al secondo posto nella graduatoria generale, alle spalle del compagno di squadra: tuttavia, all'Hungaroring, Button non andò oltre l'ottava posizione, mentre nel successivo Gran Premio del Belgio fu nuovamente costretto al ritiro, in questa occasione a causa di una collisione con Sebastian Vettel. Questa doppia battuta d'arresto allontanò Button dalla testa della classifica, ma il pilota inglese rimase in lotta per il campionato fino alle ultime gare della stagione, dovendo rinunciare a difendere il suo titolo dopo un incolore dodicesimo posto nel Gran Premio di Corea ed un quinto posto nel Gran Premio del Brasile, penultima corsa dell'anno. Button concluse la stagione con un terzo posto nel Gran Premio di Abu Dhabi, conquistando il quinto posto in classifica generale con 214 punti.