W 2009 roku po raz ostatni pojawił się w tym serialu. Wystąpił wówczas w ośmiu wyścigach, spośród których dwukrotnie meldował się w pierwszej trójce, w tym raz na najwyższym stopniu. Uzyskane punkty pozwoliły Jolyonowi zająć w klasyfikacji 16. lokatę.
Formuła 2 W sezonie 2009 awansował do reaktywowanej serii Formuła 2. Będąc sponsorowanym przez MotorSport Vision, tylko raz dojechał na punktowanej pozycji, zajmując podczas drugiego wyścigu, na włoskim torze Imola szóste miejsce. Dorobek trzech punktów dał Palmerowi 21. lokatę, w ostatecznej klasyfikacji.
W kolejnym roku startów Jolyon był jednym z czołowych kierowców, walczących o tytuł mistrzowski. Ostatecznie musiał uznać wyższość jedynie swojego rodaka Deana Stonemana, sięgając po wicemistrzostwo F2. W ciągu osiemnastu wyścigów Brytyjczyk dziesięciokrotnie stanął na podium, z czego pięć razy na najwyższym stopniu (tyle samo razy startował również z pierwszego pola startowego).