לאחר פרישתו של ואן ניסטלרוי מכדורגל, הונטלאר הפך לחלוץ משמעותי יותר, תחת המאמן ברט ואן מרוויק. בטורניר מוקדמות מונדיאל 2010 הבקיע הונטלאר שלושה שערים, והולנד העפילה למונדיאל 2010 עצמו. במונדיאל, הונטלאר היה חלק מחוליה התקפית מגוונת שכללה גם את אריין רובן, רובין ואן פרסי, ווסלי סניידר, דירק קאוט ורפאל ואן דר וארט, ולכן לא ראה דקות רבות. הונטלאר הבקיע שער אחד במונדיאל זה, שהיה שער ניצחון ב-1–2 על קמרון בשלב הבתים, במשחק בו נכנס כמחליף. הונטלאר ערך ארבע הופעות במונדיאל זה, כולן כמחליף, ולא שיחק בגמר מונדיאל 2010, בו הולנד הפסידה 0–1 לספרד.