27 stycznia 2010 w zremisowanym 0:0 meczu z Aston Villą doznał kontuzji i w 35. minucie spotkania został zmieniony przez Sola Campbella. Trener Arsenalu Arsène Wenger poinformował, że problem ze ścięgnem Achillesa nie pozwoli mu zagrać przez nieznany im czas. 17 marca 2011 r. Wenger potwierdził, że Vermaelen opuści resztę sezonu z powodu nowej kontuzji, jednak 28 kwietnia zagrał 90 minut w swoim pierwszym meczu po ośmiu miesiącach przerwy. Spotkanie zostało rozegrane przeciwko Manchesterowi United na Old Trafford. 8 maja został powołany do 18-osobowego składu Arsenalu, który udał się na mecz rozgrywany ze Stoke City na stadionie Britannia. Jednak Vermaelen usiadł na ławce rezerwowych i nie wszedł na boisko w tym spotkaniu. 15 maja w końcu powrócił na mecz Arsenalu z Aston Villą, który ostatecznie przegrali 2-1. Vermaelen rozegrał w tym spotkaniu pełne 90 minut.