Aastal 2011 pöördus Grosjean Formula 1'i Lotus F1 Team'iga Kimi Räikkönen'i kõrval tagasi. Ta tõi oma esimese Formuli 1 poodiumi 2012. aasta Bahreini Grand Prix'l ja tegi oma esimese kiireima ringu 2012. aasta Hispaania Grand Prix's. Ta sai esimeseks sõitjaks alates 1994. aastast, kes sai 2012. aasta Belgia Grand Prix's võistlusest keelu pärast mitme auto kokkuvarisemist. aastal jäi ta Lotusesse, võites kuus võistluspodiumi. Ta sõitis taas Lotusesse koos venezuela pastori Maldonadoga. Oma viimases Formule 1 võistluses jäi Grosjean ellu dramaatilisest avariist 2020. aasta Bahreini Grand Prix's.
kui tema auto kaheks jagunes ja põles tulekahju pärast seda, kui see esimesel ringil läbi metallise turvavavahi läks. Grosjean sai väikeseid põletusi ja andis oma elu päästmise au halole. Grosjean sõidab 2021. aasta hooaja jooksul USA IndyCar Series'is ja ta sai oma esimese pole positsiooni ja podiumi oma kolmandas võistluses Indianapolis Grand Prix's.