Понте-Ведра-Бич
2010 год Павлюченкова начала с выхода в четвертьфинал на турнире в Брисбене. На Открытом чемпионате Австралии она на стадии второго раунда проиграла соотечественнице Светлане Кузнецовой. В феврале вышла в четвертьфинал на турнире в Дубае. В начале марта выиграла свой первый одиночный турнир WTA на турнире в Монтеррее. В финальном матче обыграла Даниэлу Гантухову 1:6, 6:1, 6:0. Следующий раз в стадию 1/4 финала Павлюченкова вышла в апреле на турнире в Понте-Ведра-Бич. В мае на Открытом чемпионате Франции она вышла достаточно легко вышла в третий раунд, где встретилась с первой ракеткой мира Сереной Уильямс и уступила 1:6, 6:1, 2:6. Также она вышла в третий раунд и на Уимблдонском турнире, где уступила Каролине Возняцки.