Musim 2011 Rosberg berharap banyak pada mobil Mercedes MGP W02 yang sempat mencatat waktu bagus saat tes musim dingin. Usai dua kali finish buruk di dua balapan awal musim, Rosberg mulai bangkit dan berhasil mencetak poin di Cina dan Turki dengan finish P5. Di Cina sendiri ia sebenarnya nyaris memenangi lomba namun terhambat oleh konsumsi bensin di mobilnya yang sedikit lebih boros. Hasil yang mirip juga ia pertunjukan di Belgia saat berhasil melesat dan memimpin lomba selepas start, tetapi lagi-lagi ia gagal mempertahankan posisinya karena kalah kekuatan aerodinamika melawan mobil-mobil rivalnya yang lebih bagus. Pertengahan Oktober 2011 diumumkan secara resmi bahwa Nico Rosberg akan tetap membalap untuk tim Mercedes GP sampai akhir musim 2013 dengan opsi perpanjangan untuk musim 2014 dan sesudahnya.