Cinco años después, en 1996, Paco Roncero pasó a ocupar el puesto de jefe de cocina del departamento de banquetes del mismo Casino. En 1998, el Casino de Madrid ficha a Ferrán Adrià como asesor gastronómico, y Paco Roncero pasa un año en ElBulli, influencia determinante en su camino gastronómico.

A su vuelta a Madrid en el año 2000, Roncero asumió la jefatura de cocina completa del Casino, que incluía, además del departamento de banquetes, la dirección de cocina del restaurante La Terraza del Casino.

A partir de entonces, La Terraza del Casino, de la mano de Roncero, empezó su ascenso y en 2002 fue reconocida con la primera estrella Michelin. Tres años más tarde, en 2005, obtuvo el premio al mejor diseño de carta de restaurante, otorgado por la Academia Nacional de Gastronomía. Ese mismo año, el principio Paco Roncero recibía el Premio Chef L’Avenir (chef del futuro), otorgado por la Academia Internacional de Gastronomía. Un año después, en 2006, la Real Academia de Gastronomía española lo reconocía con el Premio Nacional de Gastronomía. En 2010, el restaurante La Terraza del Casino recibía la segunda estrella.

Además de La Terraza del Casino, Roncero es además creador y director de los gastrobares Estado Puro NH Paseo del Prado y Estado Puro NH Palacio de Tepa, y en  mayo de 2012 Roncero abre el restaurante panorámico View 62 en la planta 62 del rascacielos Hopewell Centre, situado en pleno centro de Hong Kong.

La cocina de Roncero es minimalista, con una especial inclinación por la presentación en miniatura. Ha llevado a cabo una exhaustiva investigación culinaria sobre el aceite de oliva, lo que le ha permitido crear numerosos platos en los que el aceite es el ingrediente principal. Paco Roncero ha sido uno de los primeros chefs madrileños en dotar de intensa luz la gastronomía de la capital.

Entre sus aportaciones al sector culinario español destacan también la creación del software “Gestor de Cocina”, la publicación de varios libros sobre cocina y cultura culinaria, su labor como congresista y profesor en diferentes escuelas y encuentros gastronómicos nacionales e internacionales, así como la dirección gastronómica del Club Millesimé.