In 2010 begon Valverde sterk met eindwinst in de Ronde van de Middellandse Zee. In Parijs-Nice werd hij tweede voor zijn ploegmaat Luis León Sánchez en achter Alberto Contador. In de Ronde van het Baskenland won hij twee etappes en werd hij tweede in het eindklassement achter Horner. In het heuveldrieluik presteerde hij redelijk. In de Amstel Gold Race was hij er niet vanwege de IJslandse aswolk die het vliegverkeer in Europa belemmerde. In de Waalse Pijl eindigde hij als achtste en in Luik-Bastenaken-Luik eindigde hij als derde achter Aleksandr Vinokoerov en Aleksandr Kolobnev. Vervolgens won hij de laatste etappe van de Ronde van Romandië. Ook in het eindklassement eindigde hij als eerste, voor Simon Špilak en Denis Mensjov. Midden 2010 kreeg Valverde een algemene schorsing van de UCI opgelegd vanwege Operación Puerto. Alle in 2010 geboekte resultaten werden hem ontnomen. Hij mocht weer koersen vanaf het seizoen 2012.