Mars biểu diễn bài hát tại Bowery Ballroom ở New York vào ngày 25 tháng 8 năm 2010, anh ấy và 4 người trom nhóm nhạc đều mặc bộ đồ tuxedo màu xanh và cà vạt nhỏ màu đen.[27] Bài hát cũng được biểu diễn tương tự vào ngày 9 tháng 10 năm 2010 trong chương trình Saturday Night Live, một phần biến tấu của Nothin' on You".[28][29] Một bản phối nhẹ nhàng của ca khúc được hát trong một video mẫu của tạp chí Billboard ở mục Tastemakers.[30] Ngoài ra, Mars đã biểu diễn âm nhạc trong chương trình Late Show with David Letterman với "Grenade" cùng một dàn hợp xướng toàn nữ.[31] Bài hát được biểu diễn vào ngày 28 tháng 11 năm 2010 trong lễ trao giải Soul Train Music Awards, Mars cũng đã thắng giải Bài hát của Năm với "Nothin' on You" tại buổi lễ này.[32] Anh ấy cũng biểu diễn bài hát trong chương trình truyền hình Đức The Voice of Holland, trước khi tham gia chương trình "The Voice of America" ở Mỹ vào tháng 5.