Bei den Kongresswahlen des Jahres 2008 wurde Grayson dann aber im achten Wahlbezirk von Florida in das Repräsentantenhaus in Washington gewählt, wo er am 3. Januar 2009 die Nachfolge des Republikaners Ric Keller antrat. Da er bei den Wahlen des Jahres 2010 nicht bestätigt wurde, konnte er bis zum 3. Januar 2011 nur eine Legislaturperiode im Kongress absolvieren. Dort war er Mitglied im Finanzausschuss und im Wissenschafts- und Technologieausschuss sowie in einigen von deren Unterausschüssen. Im Kongress vertrat er im Wesentlichen die Positionen seiner Partei. Er war unter anderem ein entschiedener Gegner des Irakkrieges und des Einsatzes in Afghanistan.