Vuoden 2010 kaudella Patrick palasi ajamaan uudella nimeltään Andretti Autosportilla IndyCar Series -sarjassa sekä rajoitetusti JR Motorsportsilla NASCAR Nationwide Series -sarjassa (nykyisin Xfinity Series). Kuten edellisvuonna, hänen kautensa alkoi huonosti, koska hän pystyi vain saamaan 15. sijan São Paulon Indy 300 -kilpailussa, kun hän oli pyörinyt huonossa säässä. Kauden toisessa kierroksessa, myöhästyneessä Honda Grand Prix of St. Petersburgissa, Patrick teki ensimmäisen esiintymisensä seitsemäntenä. Seuraava
Indianapolis 500 -kilpailussa hän sijoittui uransa alhaisimmalle 23. sijalle. Firestone 550 Texas Motor Speedwayllä viikkoa myöhemmin oli hänen paras suorituksensa kaudella, jossa hän johti yhden kierroksen ja pääsi toiseksi. Sonoman Indy Grand Prix -kilpailussa Patrick asetti uuden sarjan ennätyksen useimmista peräkkäisistä kilpailuista, kun hänen 29. tapahtumansa päättyi ilman, että hän ei päässyt loppuun. Hän päätti kautensa tasapainottamalla kauden parhaan tuloksensa viimeisessä IndyCar-kilpailussa Homestead-Miami Speedwayllä, jonka ansiosta hän pääsi kymmenenneksi kuljettajien listalla 367 pisteellä.