Di Grassi var tilkynnt sem einn af tveimur ökumönnum nýs Virgin Racing liðsins þann 15. desember 2009 og yrði félagi hans fyrrum GP2 Series andstæðingur Timo Glock í samningi spáð af BBC Radio Sheffield. Mikilvægur þáttur í ákvörðun hans var tækifæri til að vinna með John Booth, liðstjóra Virgin. "The Daily Telegraph" greindi frá því að di Grassi hefði einnig veitt Virgin 5 milljónir punda í styrk. Alan Henry og Rob Bagchi spáðu því í viðbót The Guardian til Formúlu 1 árið 2010 að Glock myndi vinna betur en di Grassi á tímabilinu. Hann hætti í fyrstu tveimur umferðum tímabilsins (Bahrain og Ástralía) vegna vökvavandamála. Hins vegar batnaði gæfan hans í Sepang.
þar sem hann náði sínu fyrsta (og besta enda) á tímabilinu með 14th þrátt fyrir að þurfa að gera seinni helming keppninnar í eldsneytisvernd vegna upptöku og eldsneytiseðils vandamála.