Na zijn voorbereiding, waarbij hij twee weken eerder op de 400 m tijdens de meeting van Parijs op 13 juli 2010 een Belgisch record gelopen had in 44,77, was Jonathan Borlée een van de grote favorieten voor de Europese kampioenschappen in Barcelona. Hier plaatste hij zich gemakkelijk voor de halve finale van de 400 m. In 45,91 won hij zijn reeks. In de halve finales verbeterde hij na een inhaalrace in de laatste rechte lijn zijn Belgisch record tot 44,71, de snelste tijd van alle finalisten. In de finale leek hij dit nog eens over te doen, maar viel net als de meeste concurrenten compleet stil en finishte ten slotte als zevende in 45,35. Zijn broer Kevin pakte met 45,08 vrij onverwacht het goud.Op de 4 x 400 m estafette werd hij in de series gespaard. In de finale ging hij na Arnaud Destatte, broer Kevin en Cédric Van Branteghem als leider zij aan zij met Rusland de laatste rechte lijn in. Ook hier viel hij stil, werd nog ingehaald door Groot-Brittannië, maar stelde in 3.02,60 het brons voor België in elk geval veilig. Volgens vader Jacques Borlee was de oorzaak van het minder presteren enkele probleempjes tijdens de voorbereiding in april-mei.