Hijo del campeón del mundo de 1982 Keke Rosberg, debuta en 2006 en la Fórmula 1 de la mano de Williams, escudería a la que ha estado ligado durante sus cuatro primeros Mundiales.
Pese a los problemas que tuvo en su primer año, donde sufrió una gran cantidad de abandonos, el alemán acabó noveno el Mundial de 2007, consiguiendo dos podios en la siguiente campaña, con un tercer puesto en Australia y un segundo en Singapur.

En 2009, Rosberg finalizó séptimo el campeonato y exhibiendo una gran regularidad, lo que le sirvió para que Mercedes pusiera sus ojos en él. Como compañero de Michael Schumacher ofreció grandes sensaciones ya que fue capaz de mejorar los números del 'káiser'.

A pesar de repetir la séptima plaza del año anterior, el germano dobló los puntos de 'Schumi' y subió en tres ocasiones al cajón del podio, con sendas terceras plazas en Malasia, China y Gran Bretaña.

En la temporada 2011 terminó también séptimo en la clasificación general, un puesto por delante del heptacampeón Michael Schumacher. Sus mejores resultados fueron sendos quintos puestos en los grandes premios de China y Turquía.

En 2012, Rosberg logró su primera victoria en F1 en tras siete años. Rosberg subió a lo más alto del podio del GP de China tras partir desde la pole, la primera de su carrera en el Gran Circo. El éxito en la tercera prueba de la temporada también significó el primer triunfo de Mercedes desde su regreso a la F1. En 2013 su compañero en la escudería germana es Lewis Hamilton.