Dopo una trattativa condotta con Jean Todt, nel 1990 firmò un contratto con la Peugeot per disputare il Campionato mondiale sportprototipi dell'anno successivo, anche se esordì già nelle ultime gare della stagione in corso. Nel 1991, in occasione della 24 Ore di Le Mans, le Peugeot 905 partirono dalla prima fila, non per avere ottenuto i migliori tempi in qualifica ma per il fatto di essere le sole vetture conformi al nuovo regolamento; la vettura di Rosberg rimase in testa nella prima parte di gara per poi ritirarsi. In coppia con Yannick Dalmas vinse le gare di Magny-Cours e Città del Messico, ma a fine stagione decise di abbandonare la categoria, anche a seguito di un incidente avuto durante alcune prove a Monza.