Bottas, 35 anos, ou cinco temporadas, de 2017 a 2021, na Mercedes, pilotando ao lado de Lewis Hamilton antes de se transferir para a Alfa Romeo, que mais tarde se tornou Sauber.
Lá, ele ou por uma montanha-russa, terminando em 10º lugar em sua primeira temporada, mas sem ganhar um ponto sequer em 2024.
"Estou feliz por finalmente responder à pergunta que tenho feito a mim mesmo no último mês. Voltar para a família Mercedes como o terceiro piloto para 2025 é o próximo o e eu não poderia estar mais feliz", disse Bottas em um comunicado.
"Quero agradecer ao (chefe de equipe) Toto (Wolff), à equipe em Brackley e a todos na estrela de três pontas por me receberem de volta de braços abertos", continuou.
A Mercedes terá George Russell e o novato italiano Kimi Antonelli, de 18 anos, em sua formação de pilotos no próximo ano, quando Hamilton for para a Ferrari.
Bottas obteve 10 vitórias em Grandes Prêmios com a Mercedes e subiu ao pódio 58 vezes com a equipe sediada em Brackley.
"O impacto e a contribuição de Valtteri nos cinco anos em que ele esteve conosco como piloto de corrida foram imensos", disse Wolff, que acrescentou que "além de conquistar várias vitórias em Grandes Prêmios, ele desempenhou um papel vital em cinco de nossas vitórias no campeonato".
A Sauber anunciou no mês ado que Bottas e o piloto chinês Zhou Guanyu deixariam a equipe no final da temporada.
A futura equipe de fábrica da Audi em 2026 optou por contratar Nico Hulkenberg e Gabriel Bortoleto como seus substitutos.