Kaudella 2012 Grosjean teki paluun Formula ykkösiin ajaen Lotus F1 Teamin kuljettajana Kimi Räikkösen tallikaverina. Hän yllätti monet ajamalla heti ensimmäisessä aika-ajossaan paluunsa jälkeen Australiassa kolmanteen ruutuun. Kilpailussa hän joutui keskeyttämään kolaroituaan Pastor Maldonadon kanssa. Grosjean keskeytti ulosajoon myös kauden toisen osakilpailun Malesiassa.