Viết tiếp cho đoạn này - Vào ngày 21 tháng 12 năm 2010, Virgin Racing đã xác nhận rằng d'Ambrosio sẽ đua cho đội trong năm 2010. Trong 13 cuộc đua đầu tiên của mình cho đội, d'Ambrosio đã hoàn thành 11 trong số đó với những lần nghỉ hưu duy nhất của anh đến ở Malaysia do vấn đề với thiết bị điện tử của chiếc xe và ở Ý
do các vấn đề hộp số. Kết thúc tốt nhất của anh là hai vị trí thứ 14, ở Úc và Canada. Trong cuộc đua tại nhà, Grand Prix Bỉ, anh kết thúc ở vị trí thứ 17, đánh bại đồng đội Timo Glock.