2009 m. gruodžio 15 d. buvo paskelbta, kad Di Grassi yra vienas iš dviejų visiškai naujos "Virgin Racing" komandos vairuotojų, o jo partneris bus jo buvęs GP2 serijos varžovas Timo Glock. Svarbus jo sprendimo veiksnys buvo galimybė dirbti su Džonu Bučiu, "Virgin" komandos vadovu. "The Daily Telegraph" pranešė, kad di Grassi taip pat suteikė "Virgin" 5 milijonų svarų vertės rėmimą. 2010 m. "The Guardian" "Formula One" papildas Alan Henry ir Rob Bagchi prognozavo, kad "Glock" per visą sezoną pralenks "di Grassi". Jis pasitraukė iš pirmųjų dviejų sezono raundų (Bahreine ir Australijoje) dėl hidraulinių problemų. Tačiau jo sėkmė pagerėjo
Sepange jis užėmė pirmąjį (ir geriausią) sezono finišą, užimdamas 14-ąją vietą, nepaisant to, kad antrąją lenktynių dalį turėjo atlikti degalų taupymo režimu dėl degalų surinkimo ir degalų kiekio problemų.