Để bắt đầu mùa giải 2008, lần thứ hai của cô với Andretti Green Racing, Patrick đã ghi bàn tốt nhất trong sự nghiệp của cô ở vị trí thứ sáu. Cô tiếp tục với một top mười khác bằng cách ghi điểm ở vị trí thứ mười tại St. Petersburg. Tại Indy Japan 300 tại Twin Ring Motegi vào ngày 20 tháng 4, Patrick chuyển đến phía trước của sân với ba vòng còn lại sau khi các nhà lãnh đạo trước đó bị buộc phải dừng chân để lấy nhiên liệu và giữ vị trí đầu tiên để đảm bảo chiến thắng IndyCar đầu tiên của cô. Điều này khiến cô trở thành người phụ nữ đầu tiên giành chiến thắng trong một sự kiện đua xe ô tô bánh xe mở cấp cao nhất. Tại vòng thứ tư của mùa giải tại Kansas Speedway, Patrick đã kết thúc ở vị trí thứ 19 sau khi bị hỏng hubcap. Sau khi đủ điều kiện thứ năm cho Indianapolis 500
, cô ấy đã rút khỏi cuộc đua sớm sau khi va chạm với Ryan Briscoe trong đường đua. Sau đó, Patrick kết thúc trong top mười trong năm trong số sáu cuộc đua tiếp theo trong mùa giải. Tại Mid-Ohio Sports Car Course, một sự cố với Milka Duno trong thực hành đã biến thành một cuộc đối đầu trước khi rời đi. Cô kết thúc mùa giải với ba lần kết thúc trong top 10 với vị trí thứ năm tốt nhất tại Infineon Raceway. Patrick kết thúc thứ sáu trong bảng xếp hạng cuối cùng với 379 điểm, người Mỹ xếp hạng cao nhất trong suốt mùa giải.