Efter det att Cristiano Ronaldo lämnade United för Real Madrid sommaren 2009 förväntades Nani ta över landsmannens roll i klubben. Tävlingssäsongen inleddes med förlust i Community Chield-matchen mot Chelsea efter straffar. Nani gjorde matchens första mål men drog axeln ur led under matchen. Den 22 augusti gjorde han säsongens första mål i Premier League i en match mot Wigan Athletic. Efter flera svaga insatser kritiserade Nani tränaren Alex Fergusons bristande förtroende för honom, men efter att ha talat ut med tränaren spelade han bättre. I slutet av mars 2010 skrev Nani på ett nytt fyraårskontrakt med United som sträckte sig till 2014. Den 7 april gjorde han sina första mål i Champions League för United när han gjorde två mot Bayern München i en match som United vann med 3–2. Bayern gick dock vidare efter totalt 4–4 och fler bortamål. Den 24 april gjorde han sitt första Premier League-mål på Old Trafford på 18 månader i en match mot Tottenham Hotspur. Totalt under säsongen spelade Nani 34 matcher för United och gjorde sex mål.