Gościnnie wystąpił również w Brytyjskiej Formule 3, gdzie nieoczekiwanie zdominował weekend, wygrywając oba wyścigi. Te wyniki skłoniły szefostwo mistrzowskiego teamu ASM Formule 3 (obecnie ART Grand Prix) do zatrudnienia go w głównym zespole. Ostatecznie nie zawiódł oczekiwań zespołu, pewnie sięgając po tytuł mistrzowski (największym rywalem Francuza w walce o tytuł był Szwajcar Sébastien Buemi). W tym czasie dwanaście razy stanął na podium, z czego sześciokrotnie zwyciężył. Pomimo sukcesu w najlepszej serii z cyklu F3, w wyścigu o nieoficjalne mistrzostwo świata Formuły 3, na torze Guia Circuit, zajął dopiero 8. pozycję.
GP2 i Auto GP thumb|Romain Grosjean podczas wyścigu GP2 na torze Silverstone (2008) W roku 2008 awansował do bezpośredniego przedsionka Formuły 1 – serii GP2 – gdzie również reprezentował ART Grand Prix. Współpracę z francuskim zespołem rozpoczął od startów w nowo utworzonej Azjatyckiej Serii GP2. Przez cały sezon zdecydowanie prowadził w klasyfikacji generalnej, dzięki czemu bez problemu zdobył mistrzostwo, pięć razy przy tym stając na podium (w tym czterokrotnie na najwyższym stopniu i czterokrotnie zdobywając pole position). Ponownie największym rywalem Grosjeana był Szwajcar Buemi.