2010–2013: Sauber Na początku sezonu 2010 Kobayashi nie był w stanie punktować w wyścigach, nawet po wejściu do Q3 (w Malezji, w Hiszpanii), a dopiero w Turcji zdołał zdobyć punkt. W GP Europy po wypadku Webbera i Kovalainena i wyjeździe Safety Car'a na tor aż do 53 okrążenia utrzymywał się na 3 pozycji, za prowadzącym Vettelem i Hamiltonem, i utrzymywał ich tempo. Po zjeździe do boksu po opony znalazł się na dziewiątej pozycji, i przed końcem wyścigu wyprzedził Alonso i Buemiego. W taki sposób znalazł się na 7 pozycji i na tej pozycji ukończył wyścig. Także jego partner z zesopłu Pedro de la Rosa ukończył wyścig w punktach (10 pozycja), ale po nałożeniu kary za przewinienie w czasie neutralizacji przesunął się na niepunktowaną 12 pozycję. Był to najlepszy wyścig Kobayashiego w tym sezonie.

27 marca 2011, do wyścigu Grand Prix Australii inaugurującym sezon 2011 startował z 9 miejsca, które uzyskał poprzedniego dnia w kwalifikacjach. Po zakończeniu wyścigu sędziowie podjęli decyzję o dyskwalifikacji Kobayashiego. Powodem był negatywny wynik kontroli technicznej bolidu po wyścigu.