Am ersten Weltcup nach den Olympischen Winterspielen in Kontiolahti nahm Bjørndalen nicht teil. In Oslo belegte er im Sprint Platz 54 nach fünf Schießfehlern. In der Verfolgung kam er auf Platz 17 an; er schoss dabei nur einen Fehler. Im Massenstart am Sonntag belegte Bjørndalen Platz 13; es siegte der Russe Iwan Tscheresow. Beim finalen Weltcup im russischen Chanty-Mansijsk belegte er im Sprint Platz fünf. Im Massenstart belegte er Platz 15, nachdem er vier Fehler geschossen hatte. Am letzten Tag der Saison 2009/10 wurde das Weltmeisterschaftsrennen der Mixed-Staffel ausgetragen, da die Mixed-Staffel 2010 keine olympische Disziplin war. Mit der norwegischen Mixed-Staffel gewann er die Silbermedaille; es gewann die deutsche Mannschaft.