Il 2 novembre 2009 la ufficializzò l'ingaggio del brasiliano come pilota per il campionato , al fianco del debuttante Nico Hülkenberg. La stagione iniziò in modo piuttosto negativo e, a causa della scarsa competitività della monoposto, il brasiliano riuscì solo raramente a qualificarsi tra i primi dieci, conquistando solo otto punti nelle prime otto gare, con un ottavo posto nel Gran Premio d'Australia come miglior piazzamento. I risultati migliorarono a partire dal Gran Premio d'Europa, nel quale il pilota giunse quarto dopo essere scattato dalla nona posizione. La scuderia inglese, anche grazie alle indicazioni dello stesso Barrichello, continuò a sviluppare la vettura e nella seconda parte di stagione il pilota migliorò nettamente il proprio rendimento, giungendo in zona punti sette volte in undici corse e chiudendo la stagione in decima posizione, con 47 punti.