For GP2-hovedserien i 2009 gikk han over til Arden International, hvor han kjørte sammen med Edoardo Mortara, som også kom fra Formel 3. Pérez kom på tolvteplass i mesterskapet, med en andreplass i Valencia som beste enkeltresultat. Mellom GP2-sesongene deltok han i to runder av GP2 Asia for Barwa Addax, forut for GP2-sesongen 2010 hvor han også skulle kjøre for samme lag. Han vant fem løp og kom på andreplass i mesterskapet etter Pastor Maldonado.