2010eko denboraldian, Penske-k Dallara-Hondaren potentzialera iritsi zela uste zuen, eta beste talde batzuk hori erabiliko zutelakoan, errendimendu aldea estaltzeko. Castronevesek Indy Grand Prix irabazi zuen, bere errekorra hamar denboraldi jarraian irabazteko. Pole Positionerako sailkatu eta gero,
Indianapolis 500. pit stop batean geratu zen, 9. postuan. Bost lasterketa geroago, Honda Indy Edmonton-en, Castroneves izan zen lehenengoa helmugan, baina hamargarrenera jaitsi zen, Power taldekidea blokeatu zuelakoan. Bi lasterketa jarraian irabazi zituen, Kentucky Speedway-en eta Motegi-n, denboraldia amaitzeko Homestead-Miamin bosgarren postua lortu aurretik. 531 punturekin, Castroneves laugarren izan zen pilotuen sailkapenean.