Alguersuari mengambil alih peran sebagai pembalap cadangan untuk Red Bull Racing dan Scuderia Toro Rosso Formula Satu tim dari rekan Red Bull Junior pembalap Brendon Hartley di paruh kedua musim Formula Satu 2009. Kurang dari dua minggu kemudian, pembalap Sébastien Bourdais meninggalkan tim Toro Rosso setelah Grand Prix Jerman 2009 dan Alguersuari segera diharapkan menjadi penggantinya, meskipun tidak ada konfirmasi resmi. Empat hari kemudian, Toro Rosso mengumumkan bahwa Alguersuari akan mengendarai untuk tim di Grand Prix Hungaria 2009
Aku tahu. Dia menjadi pembalap Formula Satu termuda yang pernah ada pada usia 19 tahun dan 125 hari, memecahkan rekor yang sebelumnya dipegang oleh Mike Thackwell. Dia menjadi remaja ketujuh yang memulai Grand Prix. Kualifikasi di tempat terakhir setelah masalah mekanik, ia menyelesaikan balapan di tempat kelima belas, satu tempat di depan rekan setimnya Sébastien Buemi. Sepanjang sisa musim, ia memiliki sedikit keberhasilan, dengan hasil terbaiknya datang di Grand Prix Brasil 2009, di mana ia berhasil berada di tempat ke-14. Pada sisa 8 balapan, ia hanya menyelesaikan 3 dari mereka dan pensiun di 5 lainnya. Selama musim ini ia juga mengalami kecelakaan besar saat ia mencoba mengejar poin pertamanya.