In die Saison 2008 startete Kubica wie schon 2007 mit einem Ausfall. In den darauffolgenden Rennen erzielte er zwei Podestplätze und errang beim Großen Preis von Bahrain seine erste Pole-Position, die gleichzeitig die erste Trainingsbestzeit von BMW Sauber darstellte. Auf dem anspruchsvollen Stadtkurs von Monte Carlo hatte Kubica lange Zeit Siegchancen und belegte schließlich den zweiten Platz. Knapp ein Jahr nach seinem schweren Unfall gewann Kubica in Montréal seinen ersten Grand Prix, der zugleich der erste Sieg für BMW Sauber war. Da Heidfeld den zweiten Platz belegte hatte, war es zudem der erste Doppelsieg für den Rennstall. Zum ersten Mal übernahm Kubica nach dem Rennen die Gesamtführung in der Weltmeisterschaft. Im weiteren Saisonverlauf sammelte Kubica regelmäßig Punkte und stand dreimal auf dem Podium. Er war allerdings nicht in der Lage, mit Lewis Hamilton und Felipe Massa mitzuhalten, und wurde in der Fahrerwertung auf den dritten Platz durchgereicht. Wegen konstanter Leistungen hatte er allerdings bis zwei Rennen vor Saisonende noch die Möglichkeit den Titel zu gewinnen. Im letzten Rennen überholte ihn noch Kimi Räikkönen in der Fahrerwertung. Dadurch belegte Kubica am Ende mit 75 Punkten punktgleich mit Räikkönen den vierten Gesamtrang. Weil er nur einen Sieg hatte, der Ferrari-Pilot aber zwei, gab das am Ende zu seinen Ungunsten den Ausschlag.