Bourdais testte veel voor het Toro Rosso-team tijdens de winter, hoewel hij onzeker was over een rit naar het nieuwe jaar. Op 6 februari 2009 werd hij echter bevestigd als een Toro Rosso-coureur voor een tweede jaar, samen met de Zwitserse rookie Sébastien Buemi. Ondanks twee punten in het jaar bij de Australische Grand Prix en in Monaco, had Bourdais moeite om zijn minder ervaren teamgenoot te evenaren. In Spanje
Bourdais raakte Buemi's auto toen het veld probeerde een gesponnen Jarno Trulli in de eerste ronde te vermijden, waardoor de race voor beide coureurs eindigde. Tijdens de Britse Grand Prix botste Bourdais met McLaren-coureur Heikki Kovalainen, waardoor de race voor beide weer eindigde. Tijdens de Duitse Grand Prix kreeg hij een mechanische storing nadat hij met meer dan een seconde als laatste was gekwalificeerd.