Kubica mengawali musim bersama Renault dengan penampilan buruk saat dirinya gagal meraih poin di balapan pembuka di Bahrain. Namun kemudian di Australia, dirinya menunjukan kemajuan dengan berhasil menempati posisi kedua saat lomba, sekaligus memberikan podium bagi tim Renault. Posisi podium tersebut kemudian diulanginya lagi di Monaco, setelah sebelumnya di babak kualifikasi, ia nyaris saja mencatat pole position sebelum dikalahkan Mark Webber di detik-detik akhir kualifikasi. Saat balapan, Kubica yang start di P2 harus menyerahkan posisinya pada Sebastian Vettel, dan akhirnya Kubica harus puas finish di P3. Selanjutnya di Kanada, walaupun sempat terhalangi ulah Michael Schumacher di awal lomba, Kubica berhasil mencatatkan lap tercepat pertamanya dalam karier F1, walaupun sebenarnya kondisi ban nya tidak terlalu mendukung. Sebulan seusai GP Kanada atau tepatnya pada tanggal 7 Juli 2010, kontrak Kubica kemudian diperpanjang oleh tim Renault sampai akhir musim 2012. Sejak pertengahan musim 2010 Kubica lantas menambah catatan poinnya lewat P5 di Eropa dan P7 di Jerman, sebelum akhirnya ia kembali berhasil meraih podium ketiga di Belgia. Kemudian di penghujung musim, Kubica berhasil mencatatkan dua kali finish P5 yaitu di Korsel dan Abu Dhabi. Kubica menutup musim 2010 dengan berada di P8 klasemen akhir.