2010eko abenduaren 21ean, Virgin Racing-ek baieztatu zuen d'Ambrosio taldeko lasterkari izango zela. Taldeko lehen 13 lasterketetan, d'Ambrosio 11 irabazi zituen, erretiroa hartu zuen Malasia-n, bere autoaren elektronikarekin arazo bat izan zuelako.
Italiara, abiadura-aldagailuarekin arazoak direla eta. Bere bukaerarik onenak bi 14. postu izan dira, Australian eta Kanadan. Bere etxeko lasterketan, Belgikako Sari Nagusian, 17. postuan amaitu zuen, Timo Glock taldekidea irabazita.