Beliau pada awalnya terus menjalankan tugas beliau sebagai pemandu ujian untuk Renault bagi tahun 2009, tetapi mengambil alih tempat duduk pemandu Piquet dari Grand Prix Eropah dan seterusnya. Grosjean bermula dari tempat ke-14 di Grand Prix Eropah. Beliau menamatkan perlumbaan di tempat ke-15, selepas berlanggar dengan Luca Badoer pada pusingan pertama. Pada perlumbaan seterusnya, Grosjean terpaksa bersara pada pusingan pertama selepas berlanggar dengan Jenson Button. Di Grand Prix Itali, Grosjean mendapat tempat ke-12 pada pusingan kelayakan. Beliau mengalami kemalangan pada selekoh pertama, berpusing pada pusingan kedua, dan menamatkan perlumbaan di tempat ke-15.