Na sezon 2009 podpisał jako pierwszy kontakt z francuskim zespołem ART Grand Prix, w zastępstwie Francuza Romaina Grosjeana. Jego partnerem został debiutant Nico Hülkenberg. W celu nabrania doświadczenia z zespołem odbył jeden wyścig w zimowej serii (drugi został odwołany), który jednak zakończył się dla niego przedwcześnie. Powrócił na dwie ostatnie rundy. W pierwszej z nich zajął siódme i drugie miejsce. W drugiej dwukrotnie nie dojechał do mety. W końcowej generalnej został sklasyfikowany na 6. miejscu.
Wenezuelczyk powrócił do zespołu Piquet Sports, który w wyniku wykupienia, został przekształcony w Rapax Team. Maldonado wygrał w sześciu wyścigach, w tym pięć w sobotnich zmaganiach, tytuł mistrzowski zdobył na rundę przed zakończeniem cyklu. Oprócz tego, odnotował najszybsze okrążenie w pięciu wyścigach.
Formuła 1 Podczas posezonowych testów, Wenezuelczyk testował bolidy Williamsa oraz HRT. 1 grudnia 2010 roku Pastor Maldonado został potwierdzony, jako drugi kierowca brytyjskiego zespołu Williams, obok Rubensa Barrichello.