W wyścigu o Grand Prix Australii 28 marca 2010 startował z 9. pozycji, na oponach przejściowych. Na pierwszym okrążeniu awansował na czwartą lokatę, czemu sprzyjało kilka kolizji wśród kierowców znajdujących się na wyższych pozycjach. Nastąpiła neutralizacja, po której zakończeniu Kubica próbował wyprzedzić Marka Webbera, jednak bezskutecznie. Tor przeschnął, a na ósmym okrążeniu Kubica wymienił opony na slicki. Podczas postoju udało mu się wyprzedzić Massę, jednak sam wkrótce stracił pozycję na rzecz Jensona Buttona. Brytyjczyk jako pierwszy wymienił opony i dysponował bardzo dobrym tempem, które pozwoliło mu wyprzedzić Polaka na dziewiątym okrążeniu. Po późnym pit-stopie Marka Webbera na jedenastym okrążeniu Polak awansował na trzecią pozycję. Jechał za Vettelem i Buttonem, a przed Rosbergiem. W samochodzie lidera doszło jednak do awarii hamulców na 26. okrążeniu i wycofał się z wyścigu. Na 26. okrążeniu Hamilton wyprzedził Rosberga i wywierał presję na Kubicy, którego opony były już znacznie zużyte. Po zjeździe kierowcy McLarena, Polaka poprzedzali kierowcy Ferrari, jednak Kubica obronił pozycję i linię mety przekroczył jako drugi. Zdobył swoje jubileuszowe, dziesiąte podium oraz pierwsze dla teamu Renault F1. Zdobywszy pierwsze w tym roku punkty dla zespołu, Polak znalazł się na szóstej pozycji w klasyfikacji generalnej kierowców, a Renault na czwartej w tabeli konstruktorów.