2014 augusztus 20-án a Caterham Formula–1-es csapat bejelentette, hogy Lotterer fogja helyettesíteni Kobajasi Kamuit a belga nagydíjon. Az esős időmérő edzésen a német az utolsó előtti, 21. pozíciót szerezte meg, majdnem egy másodperccel megelőzve csapattársát, Marcus Ericssont. Debütáló futama azonban rövidre sikeredett, mindössze egy kör megtétele után, a második körben kiállni kényszerült motorhiba miatt.