Do klubu z Arizony razem z Gortatem przeszli Vince Carter i Mickael Pietrus, natomiast w odwrotną stronę Jason Richardson, Hedo Türkoğlu oraz Earl Clark.
Polak zadebiutował w drużynie Suns 23 grudnia 2010 w meczu przeciwko Miami Heat, przebywając na parkiecie przez 18 minut; w tym czasie rzucił 4 punkty (d2 z 5 rzutów z gry), zaliczył 4 zbiórki oraz 2 faule. Drugi występ w drużynie „Słońc” rozegrał 26 grudnia w przegranym 103:108 meczu przeciwko Los Angeles Clippers; spędził na boisku 27 minut, zdobył 11 punktów i miał 5 zbiórek i 1 blok. 19 stycznia 2011, w meczu z Cleveland Cavaliers zdobył swoje pierwsze double-double w barwach klubu z Phoenix, notując 16 punktów i 12 zbiórek. Gortat 30 stycznia w meczu z New Orleans Hornets pobił swój rekord sezonu oraz występów w NBA ustanowiony zaledwie 2 dni wcześniej z Boston Celtics (19 punktów oraz 17 zbiórek) zdobywając 25 punktów będąc zarazem rezerwowym w tym meczu.