Alguersuari siirtyi Red Bull Racingin ja Scuderia Toro Rosson Formula 1 -joukkueiden vara-ajoksi Red Bull Juniorin kuljettajalta Brendon Hartleyltä vuoden 2009 Formula 1 -kauden toisella puoliskolla. Alle kaksi viikkoa myöhemmin Sébastien Bourdais lähti Toro Rosson joukkueesta vuoden 2009 Saksan Grand Prix -kilpailun jälkeen, ja Alguersuarin odotettiin välittömästi olevan hänen seuraajansa, huolimatta virallisen vahvistuksen puutteesta. Neljä päivää myöhemmin Toro Rosso ilmoitti, että Alguersuari ajaisi joukkueessa vuoden 2009 Unkarin Grand Prixissä.
- Mitä? Hänestä tuli Formula 1:n nuorin kuljettaja 19 vuoden ja 125 päivän iässä rikkomalla Mike Thackwellin ennätyksen. Hänestä tuli seitsemäs teini, joka aloitti Grand Prix -kilpailun. Mekaanisen ongelman seurauksena viimeisenä hän pääsi kilpailuun viidestoista, yhden sijan edellä joukkuetoverinsa Sébastien Buemiä. Loppuvuoden aikana hän oli vähän onnistunut, ja hänen paras tuloksensa tuli vuonna 2009 Brasiliassa, jossa hän onnistui 14. sijalle. Loput kahdeksan kisaa hän pääsi vain kolmessa ja lopetti viidessä. Kauden aikana hänellä oli myös valtava kaatuminen, kun hän yritti jahtaa ensimmäisiä pisteitään.