À Melbourne, lors du Grand Prix inaugural, il se qualifie en troisième position, mais abandonne dès le second tour après un accrochage avec Pastor Maldonado. Une semaine plus tard en Malaisie, il s'élance sixième, mais s'accroche avec Michael Schumacher dès le premier tour puis part à la faute et abandonne au quatrième tour. En Chine, Grosjean se qualifie dixième et termine sixième, marquant ainsi les premiers points de sa carrière en Formule 1. À Bahreïn, septième sur la grille, il prend un bon départ et se hisse à la quatrième place dès le premier virage. Après avoir mené un tour en tête à l'issue des changements de pneus, il termine troisième derrière Sebastian Vettel et son coéquipier Kimi Räikkönen, signant le premier triplé du moteur Renault depuis le Grand Prix de Monaco 2010 ; il réalise le premier podium de sa carrière en Formule 1, le premier podium d'un pilote français en Formule 1 depuis Jean Alesi au Grand Prix de Belgique 1998.