Mùa giải 2010 đã chứng kiến Patrick trở lại để lái xe với Andretti Autosport mới được đổi tên trong IndyCar Series, cũng như một lịch trình giới hạn với JR Motorsports trong NASCAR Nationwide Series (nay là Xfinity Series). Cũng như năm trước, mùa giải của cô bắt đầu kém vì cô chỉ có thể kết thúc ở vị trí thứ 15 tại São Paulo Indy 300 đầu tiên sau khi quay trong thời tiết khắc nghiệt. Tuy nhiên, tại vòng thứ hai của mùa giải, Grand Prix Honda của St. Petersburg bị trì hoãn, Patrick đã xuất hiện lần đầu tiên ở vị trí thứ bảy. Tại Indianapolis 500
Trong cuộc đua, Patrick đã vật lộn với chiếc xe của mình trên đường đến vị trí thứ sáu. Firestone 550 tại Texas Motor Speedway một tuần sau đó là màn trình diễn tốt nhất của cô trong mùa giải, trong đó cô dẫn đầu một vòng và kết thúc ở vị trí thứ hai. Tại giải Grand Prix Indy của Sonoma, Patrick đã lập kỷ lục mới cho các cuộc đua liên tiếp nhất chạy đến đích với sự kiện thứ 29 của cô vượt qua mà không bị thất bại. Cô kết thúc mùa giải của mình bằng kết quả tốt nhất của mùa giải trong cuộc đua IndyCar cuối cùng tại Homestead-Miami Speedway, cho phép cô kết thúc thứ mười trong bảng xếp hạng các tay đua với 367 điểm.