Hosszú spekulációk után 2009. december 23-án bejelentette, hogy 2010-től az újonnan megalakult Ross Brawn által vezetett Mercedes csapatnál fog versenyezni, a honfitárs Nico Rosberg társaságában.[7]
Az első futamon, Shakir-ban a hetedik helyre kvalifikálta magát. A futamon a rajtnál egy hellyel sikerült előrébb jönnie, amely pozíciót a verseny végéig meg is tartott. A futamot Alonso nyerte, Schumacher csapattársa, Rosberg pedig az 5. helyen végzett. Schumacher elmondása szerint elégedett volt a visszatérő futamon produkált teljesítményével.
Az évad végfelé, Japánban nyújtott teljesítménye az újságírókat a régi Schumacherre emlékeztette. A 10. helyről indult, a 6. helyen futott be (Rosbergnek problémái voltak, és csak 17. lett). A hátralévő 3 versenyen úgy tűnt, valóban kezd versenyképes lenni Rosberggel, az utolsó két időmérőt meg is nyerte.
Összességében a visszatérő 2010-es esztendő Schumacher számára nem sikerült fényesen. 19 futamon mindössze 5-ször sikerült az időmérőn, és ugyanennyiszer a versenyen legyőznie Rosberget, és hosszú kihagyás ill. kedvezőtlen feltételek ide vagy oda, ennél mindenki többet várt tőle. A legjobb eredménye két negyedik hely volt, csapattársáé két harmadik. A gyenge teljesítményre a legfőbb magyarázat a megváltozott szabályok (keskeny első gumik és a tesztelési lehetőség hiánya) és az autó Jenson Buttonhoz igazított karakterisztikája volt, amelyek szöges ellentétben álltak Schumacher vezetési stílusával. Mindazonáltal fénykorában Schumacher az alkalmazkodásban jeleskedett, aki rendkívül nehezen kezelhető Benettonból is kihozta a maximumot. Michael az évad közben és a végén is elismerte, hogy jóval nehézkesebben alakult a visszatérése, mint amire számított, ám azt is hangsúlyozta, hogy javulni fog, és továbbra is a 8. világbajnoki cím a végső célja. 2010-es teljesítményének legpozitívabb része a nagyszerű rajtai voltak. 2011 elején egy Mercedes-reklámfilmet forgatott csapattársával, amiben elhangzik, hogy Rosberg gyorsabb nála és kétszer annyi pontot gyűjtött a világbajnoki pontversenyben, mint ő.