In Malesia il pilota tedesco, scattato dalla seconda posizione, fu costretto a una difficile rimonta in seguito a un contatto con Sebastian Vettel alla prima curva. Il ritiro per problemi meccanici del rivale Hamilton, avvenuto mentre il pilota inglese occupava la prima posizione, permise comunque a Rosberg di incrementare il suo vantaggio in classifica. Il pilota tedesco conquistò il nono successo stagionale la settimana seguente a Suzuka, dopo essere scattato dalla pole position, consolidando ulteriormente il proprio primato in classifica. Nel Gran Premio degli Stati Uniti d'America si qualificò in seconda posizione e la mantenne per tutta la gara dietro al compagno Lewis Hamilton. Gara molto simile in Messico dove arrivò nuovamente secondo nonostante un contatto al via con Max Verstappen. Dopo questi due gran premi i punti di vantaggio sul rivale Hamilton scesero a 19 a due gare dal termine. Anche in Brasile la situazione si ripropose, con Rosberg secondo alle spalle del compagno di squadra al termine di un gran premio rocambolesco e interrotto più volte per la pioggia. Rosberg giunse quindi all'appuntamento finale ad Abu Dhabi con 12 punti di vantaggio su Hamilton, potendo quindi conquistare il titolo con un secondo o terzo posto anche in caso di vittoria del rivale. Rosberg giunse nuovamente secondo, vincendo il suo primo titolo iridato con 385 punti e 9 successi, 34 anni dopo il padre Keke. La vittoria del titolo rese Rosberg il secondo "figlio d'arte" di un ex campione del mondo di F1 a vincere il mondiale di Formula 1; in precedenza, il solo Damon Hill, figlio di Graham Hill, ci era riuscito.