À Singapour, qualifié en première ligne aux côtés de son coéquipier en pole position, il est victime d'ennuis électroniques qui le forcent à s'élancer depuis la voie des stands. Il abandonne un peu plus tard alors qu'Hamilton remporte la course et prend la tête du championnat du monde avec trois points d'avance. Au Japon, parti de la pole position, il s'incline peu après la mi-course derrière son coéquipier qui remporte une course interrompue après le grave accident de Jules Bianchi ; Rosberg est ainsi repoussé à dix points au classement du championnat. Il en va de même lors du premier Grand Prix de Russie de Formule 1, où il finit à nouveau deuxième derrière son coéquipier, non sans avoir tenté de lui ravir la première place au premier virage mais ratant son freinage et devant passer par les stands pour changer ses pneus. Aux États-Unis, il part en pole position, résiste vingt-trois tours aux assauts de Hamilton avant de céder au tour de suivant et de terminer à nouveau deuxième, laissant Hamilton remporter sa cinquième victoire consécutive, mais permet à Mercedes de réaliser son dixième doublé de la saison. Rosberg aborde les deux derniers Grands Prix avec vingt-quatre points de retard.