Všetko začalo rokom 2009, prvý rok v seniorskej kategórii znamenal pre Sagana aj rozhodovanie o ďalšom smerovaní. Stále nebol rozhodnutý, či sa stane špecialistom na cestnú alebo na horskú cyklistiku. Preto aj v prvej sezóne medzi seniormi jazdil obe disciplíny. Úvod svojej prvej sezóny medzi seniormi Peter Sagan strávil v tréningovom kempe Liquigasu v Toskánsku, kde trénoval spoločne s profesionálnymi hviezdami, akými sú Roman Kreuziger, či Ivan Basso. V marci skončil na druhom mieste na 4-etapových pretekoch Po chodníkoch kráľa Nikolu v Čiernej Hore. V máji na 5-etapových pretekoch Giro del Friuli v Taliansku skončil trikrát na stupni víťazov. Prvé víťazstvo medzi seniormi získal Peter na jednodňových pretekoch Grad prix Kooperativa (GP Hydraulika Mikolašek) zaradených do kategórie UCI 1.2, ktoré sa uskutočnili v okolí Dubnice nad Váhom 30. mája 2009. Ďalšie víťazstvá prišli v júli v Poľsku na 5-etapových pretekoch Wyścig Dookoła Mazowsza, zaradených do kategórie UCI 2.2. Zvíťazil v dvoch etapách, raz skončil druhý a raz tretí. V celkovej klasifikácii obsadil siedme miesto, zvíťazil v bodovacej súťaži a v kategórii mladých jazdcov. V belgickom Hooglede-Gits v kategórii mužov do 23 rokov sa umiestnil na výbornom desiatom mieste, napriek tomu, že bojoval proti starším súperom. Práve v tom čase začínala vo Francúzsku Tour de France, takže aj tento výsledok sa zaobišiel bez mediálnej pozornosti.
Hrdina aj s prasknutým rámom
V júni na pretekoch Grand Prix Dohňany, ktoré boli generálkou pred majstrovstvami Európy, už upútal aj svojim výkonom. V elitnej kategórii skončil na druhom mieste za bronzovým medailistom z majstrovstiev sveta 2007 do 23 rokov Čechom Jaroslavom Kulhavým. V júli skončil na majstrovstvách Európy v horskej cyklistike v holandskom Zoetermeer v kategórii cross country mužov do 23 rokov na štrnástom mieste. Stal sa však hrdinom pretekov. Druhú polovicu pretekov absolvoval s prasknutým rámom bicykla. Na svetovom šampionáte v austrálskej Canberre, kde skončil v kategórii mužov do 23 rokov na štvrtom mieste.
Začiatkom novembra podpísal Peter Sagan s tímom Liquigas dvojročnú profesionálnu zmluvu s minimálnym platom 33 000 eur garantovaným pre každého člena tímu Pro Tour. S tým súviselo aj jeho dlho očakávané rozhodnutie. Napriek tomu, že mu horská cyklistika viac prirástla k srdcu, odvtedy sa rozhodol pre súťaže na ceste.
Do úplne profesionálneho pelotónu vstúpil ešte stále 19-ročný Peter Sagan v januári 2010 na úvodnom podujatí seriálu UCI ProTour najvyššej kategórie WT, pretekoch Tour Down Under v Austrálii. Ešte tesne predtým sa zviditeľnil na kritériu Cancer Council Helpline Classic v Adelaide, ktoré bolo generálkou na Tour Down Under. Skončil v ňom na 27. mieste, ale takmer dve tretiny pretekov jazdil vo vedúcej päťčlennej skupine spolu s dvoma bývalými víťazmi Tour de France Lance Armstrongom a Óscarom Pereirom Siom. V hodnotení mladých jazdcov skončil šiesty a z tímu Liquigas bol najlepší. Najvýraznejší výsledok dosiahol v 3. etape, keď skončil po finiši pelotónu štvrtý a v 5. kopcovitej etape, keď bol v závere pretekov takmer dvadsať kilometrov v úniku napríklad pred hviezdou Vuelty Alejandrom Valverdem.