Vuonna 2008 Grosjean palasi Lotus F1 -joukkueeseen Kimi Räikkönenin kanssa. Hän nousi ensimmäistä kertaa Formuulin 1-podiumille vuoden 2012 Bahrain Grand Prix -kilpailussa ja teki ensimmäisen nopeimman kierroksen vuoden 2012 Espanjan Grand Prix -kilpailussa. Hänestä tuli ensimmäinen kuljettaja vuodesta 1994 lähtien, joka sai kilpailun kiellon, kun hän aiheutti monen auton kasautumisen vuoden 2012 Belgian Grand Prix -kilpailussa. Vuonna 2009 hän jäi Lotusille ja nousi kuusi kertaa palkintopallistoon. Hän ajoi Lotusissa venezuelalaisen pastori Maldonadon kanssa. Grosjean selviytyi dramaattisesta törmäyksestä vuoden 2020 Bahrain Grand Prix -kilpailussa.
Hänen autonsa syttyi tuleen, kun se oli läpäissyt metalliradan. Grosjean kärsi lieviä palovammoja ja uskoi auringonpaisteen pelastaneen hänen henkensä. Grosjean kilpailee Yhdysvaltain IndyCar Series -sarjassa kaudella 2021 ja hän sai ensimmäisen paalinsa ja palkintopisteen kolmannessa kisansa Indianapolis Grand Prixissä.