في نهاية العطلة الصيفية قبل جائزة بلجيكا الكبرى ، تم تأكيد قيادة بوتاس لمرسيدس مرة أخرى في عام 2020 ، بعد أن قرر الفريق عدم ترقية سائق الاحتياطي إستيبان أوكون. بوتاس حصل على أول فوز له في 13 سباق في جائزة اليابان الكبرى. في المكسيك ، تحطم بشدة في نهاية الدورة التأهيلية الأخيرة ، قبل أن ينتهي في النهاية السباق في المركز الثالث. حصل بوتاس على فوزه السابع في مسيرته في السباق التالي في الولايات المتحدة. على الرغم من فوزه ، إلا أن هذا السباق شاهد نهاية آمال بطولة بوتاس لعام 2019 ، حيث أنهى زميله في الفريق هاميلتون في المركز الثاني ليحصل على لقب بطولة السائقين العالمية. عانى بوتاس من عطل في المحرك في البرازيل مما أدى إلى تقاعده الثاني من الموسم ، وانتهى الموسم بنهاية المركز الرابع في أبوظبي
.