Týmovým kolegou se mu pro rok 2013 stal Lewis Hamilton. V prvním závodě sezóny, Grand Prix Austrálie, musel odstoupit. Během Grand Prix Malajsie byl na 4. místě, když chtěl předjet Hamiltona, ale tým mu to zakázal. V Grand Prix Bahrajnu a Španělska získal pole position, ale dokázal dojet jenom 9., resp. 6. Pole position získal i v Grand Prix Monaka, v tomto závodě však dokázal vyhrát. Znova dokázal vyhrát o dva závody později, v Grand Prix Velké Británie. Další velké ceny byl Rosberg velmi rychlý v kvalifikacích, v závodech však často na nejlepší vozy nestačil, i tak ale pravidelně bodoval, např. ziskem dvou čtvrtých míst. V Grand Prix Indie dojel 2., v následující Grand Prix Abu Zabí 3. Rosberg zakončil sezónu dvěma silnými kvalifikacemi a 9. a 5. místem. Skončil na celkovém 6. místě v šampionátu s 171 body, Hamilton měl o 18 více.