W obu okazał się najlepszy, przy czym tę pierwszą zdominował (wygrał dwanaście z szesnastu wyścigów), natomiast w drugiej stoczył zacięty pojedynek z Australijczykiem Danielem Ricciardo (odniósł pięć zwycięstw).
Formuła 3 thumb|Valtteri Bottas w Formula 3 Euro Series na torze Hockenheimring (2010) W 2009 roku awansował do Europejskiej Formuły 3, w której startował w barwach francuskiej ekipy ART Grand Prix. Debiutancki sezon zakończył na bardzo wysokim 3. miejscu. W przekroju całego sezonu rzadko jednak dorównywał bardziej doświadczonemu team-partnerowi Bianchiemu, a w wyniku wielu kolizji i błędów, nie zdołał wygrać ani jednego wyścigu oraz przegrał walkę o tytuł wicemistrzowski, z Niemcem Christianem Vietorisem. Zwyciężył za to w prestiżowym Masters at Zolder, który jednak nie był zaliczany do kalendarza. W ciągu roku sześciokrotnie znalazł się na drugim miejscu oraz dwukrotnie startował z pole position.