La semaine suivante, lors du Grand Prix de Malaisie disputé à Sepang, le jeune novice en impressionne à nouveau les observateurs en dominant son équipier de deux secondes au tour lors des essais libres et en devançant la Williams de Valtteri Bottas. En qualifications, il prend l'avantage sur ses concurrents directs et réalise le en , les devançant de plus d'une seconde et étant à deux dixièmes de Bottas. Auteur d'un mauvais départ en course, il est dépassé par Giedo Van der Garde et Charles Pic. Il parvient néanmoins à remonter dans le classement et à contenir la Williams de Pastor Maldonado jusqu'à l'abandon de ce dernier à de l'arrivée et termine les Caterham et Chilton, grâce à de nombreux abandons, à un tour de Sebastian Vettel. Les premiers résultats de Bianchi en impressionnent les dirigeants de Marussia, qui a obtenu grâce à sa la dixième place du championnat du monde des constructeurs, l'objectif à atteindre pour l'écurie russe cette saison, à tel point que son directeur général, Andy Webb, est prêt à parier que sa formation marquera ses premiers points en 2013.