Il 17 luglio 2009, Zach Randolph viene scambiato ai Memphis Grizzlies in cambio di Quentin Richardson. In questa stagione sta tenendo le medie di 21 punti e 11 rimbalzi a partita, cifre che gli valgono la convocazione al suo primo All-Star Game in carriera. Il 30 aprile 2011 trascinò i Memphis Grizzlies nella prima vittoria nei playoffs contro i San Antonio Spurs.