Nel 2007 Di Resta partecipò al DTM, con la Mercedes; terminò quinto in campionato dietro a Mattias Ekstrom (che aveva vinto il suo secondo titolo), Bruno Spengler, Martin Tomczyk e Jamie Green; fu il migliore tra quelli che non avevano a disposizione una vettura del 2007. Graziè a ciò, nel 2008, ottenne il volante di una Mercedes C Klasse 2008; Di Resta corse un'ottima stagione, vincendo due gare e terminando secondo in classifica, quattro punti dietro il campione Timo Scheider su Audi. Nel 2009 terminò terzo, dietro Scheider e Gary Paffett, mentre nel 2010, si aggiudica il titolo superando Spengler proprio all'ultima gara.[2]
Formula 1
2010-2013: Force India
Di Resta testò una McLaren e fu in ballottaggio per guidare per la Force India nel campionato 2009, grazie al fatto che le due scuderie utilizzano lo stesso propulsore, fornito dalla Mercedes; tuttavia la Force India decise di confermare Giancarlo Fisichella e Adrian Sutil, con Vitantonio Liuzzi pilota di riserva. Nel dicembre 2009, dopo che Fisichella era passato in Ferrari e Liuzzi promosso definitivamente a pilota titolare, Di Resta prese parte a un test col team indiano sul Circuito di Jerez de la Frontera assieme a J. R. Hildebrand.[3] Nel gennaio 2010 Di Resta affermò di essere vicino alla firma, quale pilota collaudatore, per il team per la stagione 2010, con l'obiettivo di diventarne pilota titolare dal 2011; il 2 febbraio è stato confermato l'accordo con la Force India.[4] Nel secondo appuntamento del mondiale 2010, in Australia, come già anticipato ad inizio stagione, Di Resta prenderà parte alle prove libere del venerdì, in questo caso in sostituzione di Sutil;[5] anche nelle prime prove libere del venerdì del Gran Premio d'Italia va a sostituire Sutil. Nel 2011 viene confermato pilota titolare dalla Force India come compagno di squadra di Adrian Sutil. Va a punti nelle prime due gare, per poi ottenere spesso risultati inferiori e alterni; verso il finale di stagione guadagna numerosi punti che gli permettono di conquistare il 13º posto finale. Nel 2012 è ancora confermato titolare della scuderia indiana. Nella prima gara conquista subito un punto, per il resto la stagione è migliore della precedente, con il pilota inglese che ottiene vari piazzamenti a punti e regge bene il confronto col compagno di squadra Nico Hülkenberg, eguagliando il miglior risultato della stagione: un quarto posto a Singapore; conclude la stagione al 14º posto con 46 punti, contro i 63 di Hülkenberg.
Nel 2013 rimane in Force India al fianco del rientrante Adrian Sutil; in Australia conquistano entrambi dei punti, ma in Malesia si ritirano tutti e due per guasti meccanici. In Cina conclude con un buon ottavo posto, dopo un contatto col compagno Sutil nel corso dei primi giri; in Bahrein eguaglia il suo miglior risultato in carriera, quarto, dopo aver lottato per il podio ed aver comandato la gara per alcuni giri. Nelle quattro gare successive ottiene due settimi posti in Spagna e in Canada e due noni a Monaco e in Gran Bretagna a cui fanno seguito tre ritiri e quattro arrivi fuori dalla zona punti. Nel finale di stagione ottiene due arrivi a punti, in India e ad Abu Dhabi, e due fuori, negli Stati Uniti e in Brasile; conclude la stagione al 12º posto con 48 punti.
Il ritorno nel DTM
Nel 2014 ritorna a correre nel DTM al volante di una Mercedes del team Mücke Motorsport.[6] Continua a competere nella categoria anche nelle stagioni seguenti, con una quinta posizione assoluta nel 2016 come miglior risultato.
Il ritorno in Formula 1
2016-2017: Williams
Il 14 marzo 2016, alla vigilia del primo appuntamento stagionale, viene scelto dalla Williams per rivestire il ruolo di terzo pilota. Viene confermato anche per la stagione successiva. Nel Gran Premio d'Ungheria 2017 prende il posto di Felipe Massa a partire dalle qualifiche, in seguito ad un malessere del pilota brasiliano. Tornato a competere in Formula 1 dopo un'assenza di quasi quattro anni, il pilota scozzese si qualifica in penultima posizione, due posti più indietro del compagno di squadra Lance Stroll, e si ritira per problemi tecnici mentre si trovava nelle retrovie.
Nel 2018, Paul Di Resta ha corso nell'Asian Le Mans Series per United Autosports, segnando una vittoria e 4 podi insieme a Philip Hanson. Chiude la stagione vincendo il campionato Asian Le Mans Series 2018-19.
L'8 febbraio 2021 viene annunciato Paul Di Resta come nuovo pilota Peugeot per la stagione 2022 del WEC nella categoria Hypercar[10]. Visto i ritardi di omologazione della Peugeot 9X8[11], Di Resta corre con United Autosports la 1000 Miglia di Sebring dove vince nella classe LMP2[12]. Di Resta, finalmente esordisce alla guida della 9X8 durante la 6 Ore di Monza, ma la vettura non è competitiva durante il finale di stagione.