في نهاية العطلة الصيفية قبل جائزة بلجيكا الكبرى، تم تأكيد قيادة بوتاس لمرسيدس مرة اخرى في 2020، بعد ان قرر الفريق عدم ترقية سائق الاحتياطي استيبان أوكون. بوتاس اخذ اول فوز له في 13 سباق في جائزة اليابان الكبرى
 في المكسيك، انه تحطم بشدّة في نهاية الدورة التأهيلية الاخيرة، قبل ان ينهي السباق في المركز الثالث. فاز بوتاس بسبع فوز في مسيرته في السباق التالي في الولايات المتحدة. بالرغم من فوزه، انتهى هذا السباق من امال بطولة 2019 لبوتاس، حيث انهى زميله هاميلتون ثاني ليحصل على لقب بطولة العالم للسائقين. بوتا عانى من عطل في المحرك في البرازيل مما ادى الى تقاعده الثاني من الموسم، وانتهى الموسم بالمركز الرابع في ابوظبي.