Skryf 'n voortsetting vir hierdie paragraaf - Op 21 Desember 2010 het Virgin Racing bevestig dat d'Ambrosio vir die span sou hardloop. In sy eerste 13 wedstryde vir die span het d'Ambrosio 11 van hulle voltooi met sy enigste aftrede in Maleisië weens 'n probleem met die elektronika van sy motor en in Italië.
weens ratkasprobleme. Sy beste eindpunte was twee 14de plekke, in Australië en Kanada. In sy tuiswedloop, die Belgiese Grand Prix, het hy 17de geëindig en sy spanmaat Timo Glock verslaan.