В период, когда Министерство образования возглавляла Майя Санду, Гросу был ее заместителем. В августе 2015 года премьер-министр Валериу Стрелец освобождает его от должности «на основании заявления об отставке», а через несколько дней назначает главным советником премьер-министра в области науки, образования, здравоохранения и социальной защиты. На этом посту он проработал несколько месяцев, пока не был освобожден от должности врио премьер-министра Георге Брегой.

Позже Гросу присоединился к команде совего бывшего руководителя Майи Санду, став одним из основателей Партии «Действие и солидарность» (PAS). В новом политформировании занял пост генерального секретаря.

На парламентских выборах в феврале 2019 года Гросу был кандидатом от избирательного блока ACUM (PAS и Платформа DA) по округу в №20 (Страшены), где его обошел тогдашний премьер-министр, демократ Павел Филип. Однако Гросу удалось пройти в парламент по национальному списку блока ACUM, в котором он занимал четвертую позицию.

После своей победы на президентских выборах 2020 года Майя Санду вынуждена была уйти с поста лидера Партии "Действие и солидарность" и тогда врио председателя политформирования стал Игорь Гросу, который до этого был вице-председателем ПДС.

16 марта 2021 года, после серии консультаций с парламентскими фракциями, а также решения Марианы Дурлештяну отозвать свою кандидатуру на должность премьер-министра, предложенную формализованным парламентским большинством в лице представителей Партии социалистов, Партии "Шор", платформы "За Молдову" и ряда независимых депутатов, президент Майя Санду выдвинула Игоря Гросу на пост премьер-министра. Глава государства попросила своего бывшего коллегу по партии подготовить программу деятельности и состав кабинета министров, которые он позже должен предложить парламенту на утверждение.

Гросу также является одним из основателей таких неправительственных организаций, как Amnesty International Moldova, Национальный центр помощи и информирования НПО в Молдове «CONTACT», Ассоциация Pro-Democrație, Национальный совет молодёжи Молдовы и Центр анализа и оценки реформ.