Bourdais va provar significativament per a l'equip de Toro Rosso durant l'hivern, tot i que no estava segur d'una conducció cap a l'any nou. El 6 de febrer de 2009 va ser confirmat com a pilot de Toro Rosso per un segon any, associant-se al novell suís Sébastien Buemi. Malgrat dos punts en el Gran Premi d'Austràlia i a Mònaco, Bourdais va lluitar per igualar el seu company d'equip menys experimentat. A Espanya
Bourdais va colpejar el cotxe de Buemi quan el camp va intentar evitar un girat Jarno Trulli en la primera volta, posant fi a la cursa per a tots dos pilots. Al Gran Premi de Gran Bretanya, Bourdais va col·lidir amb el pilot de McLaren Heikki Kovalainen, de nou acabant la cursa per a tots dos. Al Gran Premi d'Alemanya va patir una fallada mecànica després de classificar darrer per més d'un segon.