Romain Grosjean a débuté sa carrière en karting en 2000 à l’âge de 14 ans. En 2003, il s’impose dans le championnat Suisse de Formule Lista grâce à 10 victoires. L’année suivante, il participe pour la première fois au championnat de France de Formule Renault 2.0. Il termine 7^ème et obtient sa première victoire.

En 2005, pour sa deuxième saison en Formule Renault 2.0, Romain obtient le titre de Champion de France grâce à 10 victoires et accède à l’échelon supérieur : Formule 3 Euroseries. Deux ans plus tard, il remporte le titre de cette catégorie avec 6 victoires. En 2008, il devient pilote essayeur Renault F1 Team et participe au GP2 Series (4^ème avec 2 victoires) et au GP2 Asia Series dont il devient le premier Champion avec 4 victoires.

En 2009, il participe à une partie de la saison de GP2 Series (2 victoires) et effectue ses grands débuts en Formule 1 en participant aux 7 derniers Grands Prix de la saison. En 2010, Romain remporte le titre d’Auto GP (4 victoires) et participe au Championnat du Monde FIA GT1 (2 victoires). A 24, le pilote français effectue ses premiers 24 Heures du Mans. En 2011, il revient à la monoplace et obtient les titres de Champion de GP2 Asia (1 victoire) et GP2 Series (5 victoires) au sein du team DAMS.

S’ouvre alors une nouvelle page de sa carrière en Formule 1. Il est nommé pilote titulaire du Lotus F1 Team en 2012. Il marque les premiers points de sa carrière en F1 lors du GP de Chine 2012 en terminant 6ème. Lors du Grand Prix suivant à Bahreïn, Romain obtient son premier podium en F1 en se classant 3^ème après avoir été en tête de course pendant un tour à la faveur des arrêts aux stands. Lors de cette saison, il obtiendra 3 podiums dont une deuxième place, il entrera 10 fois dans les points et terminera à la 8^ème place du Championnat du Monde avec 96 points.

En 2013, Romain entame sa deuxième saison de Formule 1 avec le Lotus F1 Team. Le pilote français va faire preuve d’une très belle régularité et montrer une de meilleures vitesses de pointe tout au long de la saison. Il rentre à 13 reprises dans les points sur 19 Grands-Prix et obtient 6 podiums (Bahreïn 3^ème, Allemagne 3^ème, Corée 3^ème, Japon 3^ème, Inde 3^ème, USA 2^ème). Il se classe à la 7^ème place du Championnat du Monde avec 132 points et valide son ticket pour une 3^ème saison d’affilée en Formule 1.

En 2014, la réglementation change en Formule 1 avec l’introduction d’un tout nouveau moteur. Les difficultés sont importantes pour beaucoup d’écuries dont le Lotus F1 Team. Malgré tout, Romain Grosjean parvient à obtenir deux 8èmes places en Espagne et à Monaco. En 2015, le Lotus F1 Team est motorisé par Mercedes. Romain attaque la saison avec beaucoup d’ambition et va régulièrement se battre pour les points jusqu’à obtenir un magnifique podium (3^ème place) lors du Grand Prix de Belgique à Spa au mois d’aout.

Le 29 septembre, Romain Grosjean dévoile sa nouvelle aventure lors d’une conférence de presse au siège de Haas F1 Team à Kannapolis, Caroline du Nord. Depuis 2016, il apporte son expérience et son ambition au Haas F1 Team – la première équipe américaine de Formule Un depuis 30 ans.

En 2021, Romain ouvre un nouveau chapitre dans sa carrière en signant avec le Dale Coyne Racing pour concourir en NTT INDYCAR SERIES.