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No início de 2003, quando tinha apenas dezessete anos de idade, Nico se tornou o piloto mais jovem da história a andar num carro de Fórmula 1. Ajudado pelos contatos do pai, o ex-campeão Keke Rosberg, passou sem dificuldades pelas principais categorias de base, conquistando inclusive o título da GP2 em 2005. Sua estreia na Fórmula 1 veio na temporada seguinte, pela Williams. Logo na primeira corrida, Rosberg terminou em sétimo e ainda marcou a volta mais rápida. A Williams, entretanto, não tinha mais a performance de antes, e Rosberg, sofreu bastante no seu ano de estreia. Marcou somente quatro pontos, envolveu-se em vários acidentes e perdeu boa parte de sua reputação.