2012 márciusában a Caterham bejelentette, hogy Rossi tesztpilótai állást kapott, amely szerződést mindkét fél egy hosszútávú együttműködés kezdeteként értékelt. A szezon során csak egy nagydíjon, a barcelonai első szabadedzésen vezethette a csapat autóját. Bár az edzés során kikapott csapattársától, az orosz Vitalij Petrovtól, de a Hispania Racing két autóját és Pic Marussiáját is megelőzte. A 2012 novemberében megrendezett Fiatal Pilóták Tesztjén ismét részt vehetett, ezúttal csapata, a Caterham jóvoltából. Az utolsó napon ülhetett a volán mögé és 85 kört teljesítve az utolsó helyen zárt 3,808 mp-cel lemaradva a nap nyertesétől, az olasz Valsecchitől (Lotus).