Na niektorých koncertoch vystupoval spolu s Davidom Bowiem, Jackom Blackom, skupinou Weezer a inými. V roku 2000 začal spolupracovať s členmi skupiny Queen, s gitaristom Brianom Mayom nahrali pieseň "Have a Cigar", ktorú pôvodne zložila skupina Pink Floyd. Priateľstvo medzi skupinami pokračovalo, v roku 2001 Grohl a Hawkins uviedli Queen do Rock and Rollovej Siene slávy.Grohl potom vystúpil s dvojicou May a Roger Taylor, pričom spieval v pozícií zosnulého Freddieho Mercuryho. May ešte v roku 2002 prispel k albumu "One by One", hral na gitaru k balade "Tired of you". Na oceneniach Grammy v roku 2003 vystúpil v špeciálnej formácií a zahrali coververziu skladby "London Calling" od The Clash ako poctu spevákovi Joeovi Strummerovi. Spolu s Joshom Hommeom vystúpil na charitatívnom koncerte "Katrina benefit concert", výťažok z neho putoval obetiam hurikánu Katrina. V júni 2008 bol Grohl špeciálnym hosťom Paula McCartneyho na koncerte na štadióne Anfield v Liverpoole v rámci jedného z hlavných podujatí mesta ako Európskeho hlavného mesta kultúry. Grohl spoločne s McCarteyho skupinou zaspieval a zahral na gitaru v piesni Band on the Run a na bicie v skladbách Back in the U.S.S.R. a I Saw Her Standing There.