Tanggal 29 Oktober 2009, Nico Rosberg memutuskan untuk keluar sebagai pembalap Williams. Ia lantas sempat dihubung-hubungkan dengan beberapa tim, diantaranya McLaren. Namun setelah Mercedes-Benz membeli 75% saham tim Brawn GP dan mengubah namanya menjadi Mercedes GP, Rosberg akhirnya diumumkan sebagai pembalap di tim tersebut. Ia kemudian berpasangan dengan legenda F1 juara dunia 7 kali, Michael Schumacher. Di balapan pertamanya di Bahrain, Rosberg mampu finish kelima, dan posisi yang sama kemudian ia ulangi dua minggu sesudahnya di Australia. Rosberg kemudian mencatat dua kali podium beruntun di Malaysia dan China. Podium lain juga berhasil ia raih di Silverstone. Disusul kemudian dengan dua kali finish P6 di Belgia dan Brasil serta dua kali finish P5 di Monza dan Singapura. Setelah finish P4 di Abu Dhabi, Rosberg memastikan diri finish di P7 klasemen pembalap dengan 142 poin, unggul dua peringkat atas Schumi yang hanya berada di P9 klasemen.