À Wimbledon, il élimine successivement, et en trois sets, Albert Ramos, Jesse Levine, et Grega Žemlja. Il se blesse au début du troisième set contre Žemlja en allant chercher une amortie : cheville tordue et hyperextension du genou gauche. En huitième de finale, il sort l'Italien Andreas Seppi (6-4, 7-6, 6-3) et se qualifie pour la première fois de sa carrière en quart de finale de Wimbledon. Il est ensuite opposé à l'Espagnol David Ferrer mondial, qui l'avait éliminé l'année précédente. Lors du cinquième point du match, del Potro glisse et amoche encore son genou gauche. Il reste au sol un moment, se fait soigner puis décide de continuer, à raison, puisqu'il s'impose sur un incroyable coup droit gagnant (6-2, 6-4, 7-6). En demi-finale, et toujours sans avoir concédé le moindre set, il est opposé au mondial Novak Djokovic. Pour sa première demi-finale sur le gazon londonien, il réalise un match exceptionnel de 4 h 47, malgré tout perdu sur le score de 5-7, 6-4, 6-7, 7-6, 3-6, en ayant notamment sauvé deux balles de match durant le deuxième tie-break avant de le remporter. Durant ce match on retrouve le del Potro de l'US Open 2009, c'est-à-dire un joueur très appliqué et puissant mais aussi très relâché notamment avec le public. Il délivrera durant cette partie des coups exceptionnels qu'aucun joueur du moment ne peut réaliser comme à quatre reprises des coups droits en bout de course, croisés, à une vitesse dépassant les . "Nole" qualifiera cette partie comme "la plus belle qu'il ait jouée à Londres.".