Confermato alla Mercedes anche per il mondiale 2011, Rosberg fu protagonista di un inizio di stagione piuttosto difficile, con un ritiro e un dodicesimo posto nelle prime due gare. La vettura si dimostrò poco competitiva anche in questa stagione, permettendo a Rosberg di lottare per il podio solo nel Gran Premio di Cina, chiuso in quinta posizione dopo aver tenuto anche la testa della corsa per qualche tornata. Nel resto del campionato il pilota tedesco non ottenne risultati di particolare rilievo: la quinta posizione del Gran Premio di Cina, ripetuta nel successivo Gran Premio di Turchia, rimase il suo miglior piazzamento stagionale. Rosberg chiuse al settimo posto in classifica assoluta con 89 punti.