Grosjean vann Formula 3 Euro Series efter en oerhört stark och jämn säsong 2007.[1] Han inledde säsongen 2008 i GP2 Asia Series och vann båda racen på Dubai Autodrome. Han ryckte därmed åt sig en tidig serieledning. Efter två misslyckade helger i Indonesien och Malaysia, visade Grosjean dock sin klass med en överlägsen seger i Bahrain. Trots att han bröt det andra racet, efter att ha tappat en överlägsen ledning på grund av fel på bromsarna, säkrade han mästerskapet. Han vann sedan det första racet under den sista tävlingshelgen.
Efter Ungerns Grand Prix 2009 i Formel 1 ersatte Grosjean Nelsinho Piquet, som fått sparken av Renault.[2] Det blev bara sju tävlingar i Formel 1 innan han började köra i FIA GT1-VM2010 tillsammans med tysken Thomas Mutsch och vann formelbilsmästerskapet Auto GP. År 2011 var han tillbaka i GP2 Series och vann mästerskapet överlägset,[1] för att sedan skriva ett kontrakt med Lotus F1 Team (det som tidigare hette Renault F1) inför säsongen 2012.[3] Han tog tre pallplatser under säsongen men blev mest ihågkommen för sina krascher, framförallt den i Belgien, som ledde till avstängning i ett lopp.
Grosjean fortsatte med Lotus 2013,[1] då han tog sex pallplaceringar, men alltför många nollpoängare innebar att han inte blev bättre än sjua i förarmästerskapet.[1]2014 blev ett mellanår i Formel 1. Lotus-bilen var alltför långsam och han lyckades bara ta poäng vid två tillfällen.[1] Han fortsätter hos Lotus 2015.[1]