Kilka miesięcy później Sorin Grindeanu utracił poparcie swojego ugrupowania, oficjalnie z powodu nierealizowania przez rząd zapowiedzianych reform gospodarczych. Premier odmówił podania się do dymisji, co w czerwcu 2017 skutkowało rezygnacjami członków jego gabinetu, a następnie jego wykluczeniem z PSD. 21 czerwca 2017 parlament przegłosował wobec jego rządu wotum nieufności. 29 czerwca na stanowisku premiera zastąpił go Mihai Tudose.
W listopadzie 2017 został mianowany prezesem urzędu ANCOM, rumuńskiego organu regulacyjnego w zakresie komunikacji. Powrócił do PSD, w 2020 ponownie z jej ramienia uzyskał mandat posła do niższej izby rumuńskiego parlamentu (reelekcja w 2024).
W listopadzie 2021 czasowo wykonywał obowiązki przewodniczącego Izby Deputowanych. W tym samym miesiącu objął stanowiska wicepremiera oraz ministra transportu i infrastruktury w rządzie, na czele którego stanął wówczas Nicolae Ciucă. Urząd wicepremiera sprawował do czerwca 2023. W tym samym miesiącu pozostał natomiast na dotychczasowej funkcji ministerialnej w nowo powołanym gabinecie Marcela Ciolacu. Utrzymał ją również w utworzonym w grudniu 2024 drugim rządzie tego premiera. W maju 2025 został pełniącym obowiązki przewodniczącego PSD (po rezygnacji złożonej przez Marcela Ciolacu). W czerwcu 2025 zakończył pełnienie funkcji ministra.