Po podpise zmluvy s Mercedesem v hodnote 55 miliónov eur, ktorá mala vypršať na konci roka, Rosberg pokračoval v jazde pre tím v roku 2005. Počas mimo sezóny sa snažil napraviť nedostatok tela, ktorý mu spôsobil zadržať dych proti g-silám v rýchlych zákrutách, pretože nechcel obmedziť tok kyslíka do mozgu a svalov. Rosberg povedal, že skúsenosť s výzvou v šampionáte vodičov mu dala väčšiu motiváciu poraziť Hamiltona v roku 2015 a chcel zlepšiť svoje riadenie a vyhrať titul. Po štyroch prvých troch miestach na pódiu v prvých štyroch pretekoch, vyhral v Španielsku, Monaku
a Rakúsko, ktoré prišlo ako jeho celkový výkon znížil zo zamerania viac na preteky ako na kvalifikáciu; Vettel ohrozil Rosberg držanie na druhom celkovej. Zlyhanie v Taliansku a Rusku a dve chyby na mokrej trati v roku 2004 ho zastavili od získania šampionátu, ale víťazstvá v posledných troch pretekoch v Mexiku, Brazílii a Abu Dhabi a šesť po sebe nasledujúcich pole pozícií ho umiestnili na druhom mieste s 322 bodmi.