Bourdais testasi merkittävästi Toro Rosson kanssa talven aikana, - vaikka hän oli epävarma ajosta kohti uutta vuotta. 6. helmikuuta 2009 hänet kuitenkin vahvistettiin Toro Rosson kuljettajaksi toiselle vuodelle sveitsiläisen tulokas Sébastien Buemin kanssa. Vaikka Bourdais sai kaksi pistettä Australian Grand Prix -kilpailussa ja Monacossa, hän kamppaili vähemmän kokeneen tiimikaverinsa kanssa. Espanjassa
Bourdais osui Buemille, kun kenttä yritti välttää Jarno Trullin pyöräytyneen ensimmäisen kierroksen, mikä lopetti kilpailun molemmille kuljettajille. Britannian Grand Prix -kilpailussa Bourdais törmäsi McLarenin kuljettajaan Heikki Kovalainenin, mikä lopetti taas kilpailun molemmille. Saksan Grand Prix -kilpailussa hän kärsi mekaanisesta vikaa, kun hän oli viimeinen yli sekunnin päästä.