Di Resta testò una McLaren e fu in ballottaggio per guidare per la Force India nel campionato 2009, grazie al fatto che le due scuderie utilizzano lo stesso propulsore, fornito dalla Mercedes; tuttavia la Force India decise di confermare Giancarlo Fisichella e Adrian Sutil, con Vitantonio Liuzzi pilota di riserva. Nel dicembre 2009, dopo che Fisichella era passato in Ferrari e Liuzzi promosso definitivamente a pilota titolare, Di Resta prese parte a un test col team indiano sul Circuito di Jerez de la Frontera assieme a J. R. Hildebrand. Nel gennaio 2010 Di Resta affermò di essere vicino alla firma, quale pilota collaudatore, per il team per la stagione 2010, con l'obiettivo di diventarne pilota titolare dal 2011; il 2 febbraio è stato confermato l'accordo con la Force India. Nel secondo appuntamento del mondiale 2010, in Australia, come già anticipato ad inizio stagione, di Resta prenderà parte alle prove libere del venerdì, in questo caso in sostituzione di Sutil; anche nelle prime prove libere del venerdì del Gran Premio d'Italia va a sostituire Sutil. Nel 2011 viene confermato pilota titolare dalla Force India come compagno di squadra di Adrian Sutil. Va a punti nelle prime due gare, per poi ottenere spesso risultati inferiori e alterni; verso il finale di stagione guadagna numerosi punti che gli permettono di conquistare il 13º posto finale. Nel 2012 è ancora confermato titolare della scuderia indiana. Nella prima gara conquista subito un punto, per il resto la stagione è migliore della precedente, con il pilota inglese che ottiene vari piazzamenti a punti e regge bene il confronto col compagno di squadra Nico Hülkenberg, eguagliando il miglior risultato della stagione: un quarto posto a Singapore; conclude la stagione al 14º posto con 46 punti, contro i 63 di Hülkenberg.