2010 erhielt er zunächst ein Formel-1-Cockpit beim neuen Rennstall HRT. Senna wurde erneut sein Teamkollege. Sein ehemaliger iSport-Teamchef Paul Jackson lobte das Team für diese Fahrerwahl, da sich die beiden Piloten in ihrer gemeinsamen GP2-Saison kollegial für das Team engagiert hatten. Bei seinem ersten Rennwochenende in Bahrain fuhr er nur wenige Runden. Zunächst musste er das Training komplett auslassen und machte im Qualifying seine ersten Erfahrungen mit dem HRT-Boliden. Im Rennen schied er mit einem Dreher bereits nach einer Runde aus. Beim zweiten Rennen in Australien kam er mit fünf Runden Rückstand als 14. erstmals ins Ziel. Es war zugleich die beste Saisonplatzierung für ihn. Chandhok gelang es, mit seinem Teamkollegen mitzuhalten und ihn einige Male hinter sich zu lassen. Nach dem zehnten Rennen wurde Chandhok bei HRT durch Sakon Yamamoto ersetzt. Er blieb zwar bei HRT, zu weiteren Renneinsätzen kam es allerdings nicht. Am Saisonende belegte er den 22. Platz in der Weltmeisterschaft.