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 eta Italian.
Engranajearekin arazoa izan dugu. 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.