Han deltok i sitt første Formel 1-løp i Ungarn den 25. juli 2009. Han ble da den yngste Formel 1-sjåføren noensinne, bare 19 år og 125 dager gammel, og slo dermed rekorden til Mike Thackwell, og han ble også den syvende tenåringen som startet i et Grand Prix. Denne rekorden sto frem til den da 17 år gamle Max Verstappen debuterte i Formel 1 i Australias Grand Prix 2015. Alguersuari erstattet franskmannen Sébastien Bourdais i teamet. Toro Rosso-laget uttalte at spanjolen ble valgt som Bourdais' erstatter fordi han var «den mest modne føreren av alle ungguttene i talentprogrammet». Debuten til Alguersuari ble møtt med kritikk fra flere hold, bl.a uttalte Felipe Massa at «Han er altfor ung. Dette blir feil. Da jeg ble Formel 1-fører var jeg bare 20 år.», mens sammenlagtlederen Jenson Button sa «Han kommer helt sikkert til å se mye i speilet, det er sikkert. Men på hans alder kan det ødelegge karrieren hans. Den balanserer på en knivsegg».