Frank Williams fiatal kora óta szenvedélyes rajongója volt a motorsportoknak, a hatvanas években ő maga is versenyzett egy rövid ideig, ezt követően pedig inkább más versenyzőket próbált versenyüléshez juttatni. 1968-ban akkori szobatársát, Piers Courage-t indította a Formula–2-es sorozatban, melyben ebben és a rákövetkező évben szép sikereket értek el. Ezzel felhívták magukra az olasz sportautó-tervező, De Tomaso figyelmét aki az 1970-es szezonra a rendelkezésére bocsátott egy Formula–1-es kasztnit, amit a Dallara tervezett. Az autó versenyképtelen és meghibásodásra hajlamos volt, ráadásul a szezon ötödik versenyén, a Holland Nagydíjon kigyulladt, Courage pedig az autóban lelte halálát. Ez rendkívül megviselte Williams-t, de a csapat tovább folytatta az idényt. Miután eredmények nem születtek, De Tomaso szerződést bontott. 1971-ben már az akkor egy éves March 701-es kasztnival nevezett be Frank Williams Racing Cars nevű csapatával. Szerény eredményeket értek el, és a pénzhiány miatt máról a holnapra működtek.

1972-ben is maradtak a March kasztninál, a szponzorok megjelenésével pedig már egy jobb autóra futotta, mint eddig. 1973-ban aztán az olasz Iso sportautógyár és a Marlboro támogatásával immár konstruktőrként neveztek be a bajnokságba az előző évi saját fejlesztésű FX3 javított változatával. Az 1975-ös szezon előtt az Iso és a Marlboro támogatása nélkül kezdhették meg a szezont, amelyben a csapat összesen tíz pilótát indított összesen a futamok valamelyikén. Az állandó pénzzavarral küzdő Williamsnek az elkövetkező években számtalan üzleti partnere volt, és bizony nem mindegyik társulás bizonyult sikeresnek. 1976-ban aztán új partner bukkant fel a kanadai olajmilliárdos, Walter Wolf személyében, aki többségi tulajdonos lett a csapatban, és bár Williamst meghagyta vezető pozíciójában, a saját építésű autó mellé szerzett egy előző évi Hesketh 308C-t, melyet FW05 néven versenyeztettek. Az eredmények azonban egyik autóval sem voltak valami fényesek, a csapat nyolc versenyzője egyetlen pontszerzésig sem jutott, a fénypontot a korábban szebb napokat látott Jacky Ickx spanyolországi hetedik helye jelentette.

Az 1976-os szezon végén Frank Williams tulajdonostársa, Walter Wolf úgy döntött, hogy átalakítja a csapatot, melyet saját neve alatt futtatott tovább Walter Wolf Racing néven. A vezető pozícióból leváltott Williams a távozás mellett döntött, s vitte magával Patrick Headet is, akivel még abban az évben megalapították a Williams Grand Prix Engineeringet. Az új csapat 1977-ben még March 761 karosszériájú autókkal versenyzett, egyetlen versenyzőjük, Patrick Néve a spanyol nagydíjon ült először a Williams volánja mögé, összesen 11 versenyen keresztül. Pontot nem értek el, legjobb eredményük egy hetedik hely volt. Saját konstrukciójuk, az FW06-os 1978-ban állt először rajthoz, az ausztrál Alan Jones-szal, 1979-től a Clay Regazzoni-Alan Jones párossal. Már az első évben vezetett Jones versenyt, sőt dobogóra is állhatott. 1979-re pedig az élcsapatok közé emelkedett a Williams, 59 pontos világbajnoki eredményével második lett. Ekkori autójuk már kihasználta a leszorítóerőt, a FOCA-tagsággal együtt pedig az állandó kétversenyzős felállást is sikerült elérniük. A csapat első győzelmét a Brit Nagydíjon érte el, ahol Clay Regazzoni majdnem 25 másodperces előnnyel nyert.

1980-ban Alan Jones világbajnok lett az FW07B-vel. Az FW07B emellett igen jó és megbízható autó volt, Jones négyszer, csapattársa, Carlos Reutemann háromszor esett csak ki versenyből. A Williams csapat ebben az évben hat futamgyőzelmet aratott, s megszerezte első konstruktőri bajnoki címét is. Az 1981-es szezon szintén egy igen sikeres évad volt a Williams számára. A német nagydíjon már megnyerték a konstruktőri vb-t. Az egyéni világbajnokságot azonban Nelson Piquet nyerte meg egy Brabhammel. 1982-ben aztán Keke Rosberg ült a visszavonuló Alan Jones megüresedő ülésébe, s világbajnok lett annak ellenére, hogy mindössze egyetlen futamgyőzelmet aratott, és az előző évben még csak pontot sem szerzett.

A 80-as évek elején, amikor a szívómotorok kezdtek kiszorulni a Formula–1-ből, a sikerek megtartása érdekében a csapat üzletet kötött a japán motorbeszállító Hondával egy turbómotor beépítésével kapcsolatban. 1983-ban az idény nagy részében még Ford-motorokat használtak ugyan, de az utolsó versenyen már V6-os Honda turbómotor volt az erőforrás. Ugyanebben az évben öltötte fel a csapat az 1993-ig viselt jellegzetes kék-sárga "Canon" színezést.

1985-ben Keke Rosberg új csapattársa Nigel Mansell lett. Autójuk új, szénszálas szerkezetű karosszériával készült. A kezdeti nehézségek és néhány technikai probléma után ismét visszatértek a dobogóra, 1985-ben a két Williams-versenyző összesen négyszer győzött.

1986-ban a csapat tovább erősödött, ez évben Mansell 6, Nelson Piquet 3 első helyet ért el. A konstruktőrök világbajnokságát sikerült megnyerni, az egyéni cím azonban, mely a szezonzáró futamig megszerezhető lett volna Mansell számára, a két pilóta rivalizálásának esett áldozatul. Ugyanebben az évben a csapattulajdonos Frank Williams egy autóbaleset következtében megbénult, közel egy évig nem volt a bokszutcában. 1987-ben a csapatnak ismét jól ment: Piquet lett a világbajnok Mansell előtt, a csapat pedig negyedik konstruktőr-világbajnoki címét gyűjtötte be. Ám a Honda a McLaren és Lotus csapatok kedvéért elhagyta a Williamset, amelynek így más motor után kellett néznie. Piquet pedig a Lotushoz vitte magával az 1-es rajtszámot.

1988-ban nem sikerült egyetlen jelentős motorgyártóval sem megállapodniuk, s így a Judd szívómotorjait használták, amely érezhető hátrányt okozott számukra a turbómotoros vetélytársakkal szemben. Az idényben egyetlen versenyt sem nyertek, s mindössze 20 pontot gyűjtöttek.

A csapat 1989-ben Renault motorokra váltott, Mansell utódja pedig Thierry Boutsen lett, aki 1989-ben két versenyt is megnyert. A Renault és az autók formatervezéséért felelős Adrian Newey együttműködése gyümölcsöző volt, a kilencvenes években a Williams autói rendkívül jók voltak.

Az 1990-es szezon jól kezdődött. Az első futamon, Phoenixben Boutsen a harmadik helyen végzett. A harmadik futamon, Imolában Patrese megnyerte a versenyt és ezzel megszerezte harmadik győzelmét. Magyarországon Boutsen az első helyről rajtolhatott és meg is nyerte a futamot. Ezekkel a sikerekkel és további pontszerző helyezésekkel fejezték be az idényt a konstruktőr-világbajnokság negyedik helyén. A következő évben a csapat az új fejlesztésű FW14-essel, új aerodinamikai elemekkel, Renault RS3-as motorral és egy félelmetes Mansell-Patrese versenyzőpárossal állt rajthoz. Az idényben ez a csapat volt az egyetlen, amely a McLarent nyomás alatt tudta tartani. A konstruktőrök között második helyen végeztek, egyéni világbajnokságban Mansell második, Patrese harmadik helyen végzett.

A nagy változás 1992-ben következett be. Az év biztatóan kezdődött, Dél-Afrikában Mansell első, míg Patrese második helyen végzett. Mansell a következő négy versenyen (Mexikóban, Brazíliában, Spanyolországban és San Marinóban) is a dobogó legfelső fokára állhatott, ezzel ő lett az első versenyző a Formula–1-ben, aki egy szezon első öt futamán győzni tudott. Az idényben még 4 versenyt nyert meg (Franciaország, Nagy-Britannia, Németország, Portugália). Ezzel ő lett az első, aki egy szezonban kilenc futamot is megnyert. Patrese kiválóan versenyzett, végig Mansell mögött haladt, beletanult a másodpilóta szerepbe. Mansell Magyarországon egy második hellyel biztosította be egyéni világbajnoki címét, míg a Williams csapat a belga nagydíj után ünnepelhetett. Patrese az összetettben második helyen végzett. Az év végén Mansell visszavonult a Formula–1-től.

1993-ban a Williams csapatfelállása teljesen megváltozott. A Mansell-Patrese világbajnok duót az egy év kihagyás után visszatérő háromszoros világbajnok Alain Prost, illetve az addigi tesztpilóta, Damon Hill váltotta. A csapat ismét konstruktőr-világbajnok lett, Prost megszerezte negyedik világbajnoki címét, míg Hill első futamgyőzelmét. Prost befejezte a pályafutását, helyére Ayrton Senna érkezett.

1994-ben a Canon, mint főszponzor visszavonult, helyette a Rothmans International dohánygyár kezdte el szponzorálni a csapatot, melynek színe így a kék-fehér lett. Az idénynek egy nagyon erős versenyzőpárossal vágtak neki, amelyet nagyon esélyesnek tartottak a végső győzelemre, annak ellenére, hogy számos gond adódott az autók stabilitásával, különösen az aktív felfüggesztés és a kipörgésgátlók betiltása miatt. A harmadik futamon, Imolában Senna a Tamburello-kanyarban elvesztette uralmát az autó fölött és a betonfalba rohant. A halálhír az egész világot sokkolta. Az olasz bíróságok a csapatot és Williamset mészárosként bélyegezték meg, s egészen 2005-ig tartó pereskedés kezdődött. A következő versenyen, Monacóban Hill egyedül állt rajthoz, de az első körben ki is állt. Azóta minden Williams-autóra felkerül valahová egy elrejtett S betű, Senna emlékére. A spanyol nagydíjon Hill mellé David Coulthardot szerződtették. A futamot Hill nyerte. Coulthard ezen kívül még hét nagydíjon vezette a Williams-Renault 2-es számú autóját. További négy versenyen azonban Damon Hill csapattársa Nigel Mansell volt. Hill összesen hat futamgyőzelmet aratott, míg Mansell az évadzáró ausztrál nagydíjon állhatott a dobogó legfelső fokára. Bár Hill egyetlen ponttal Michael Schumacher mögött végzett az egyéni pontversenyben, a Williams ismét konstruktőr-világbajnok lett, s ezzel megmutatta a világnak, hogy milyen erővel, kitartással és csapatszellemmel rendelkezik.

Az 1995-ös szezonban a csapat végig a Hill-Coulthard versenyzőpáros által vezetett FW17-essel állt rajthoz. Ketten együtt öt versenyt nyertek, ebből négyet Hill (Argentína, San Marino, Magyarország, Ausztrália), Coulthard pedig egyet (Portugália). Hill csalódott volt, hiszen úgy lett második, hogy a pontkülönbség közte és Schumacher közt több, mint 30 pont volt. 1996-ban Coulthard távozott a csapattól, helyére az IndyCar 1995-ös szériájának győztese, a korábbi remek versenyző, Gilles Villeneuve fia, Jacques Villeneuve került. Az első hétvégén, Ausztráliában megmutatták, mire is képes az új fejlesztésű FW18-as. Az időmérőt az újonc nyerte, mögötte csapattársa, Hill végzett a második helyen. A két Williams több, mint fél másodpercet vert a többiekre. A versenyen le is szakadtak az üldözőktől. Villeneuve autója azonban az utolsó körökben meghibásodott, emiatt a csapattársa, Hill lett az első. Hill folytatta győzelmi sorozatát Brazíliában és Argentínában. Ezután az európai nagydíjon Villeneuve diadalmaskodott. Az évben tehát a Williams fölényesen uralta a mezőnyt. 16 futamból 12-t nyertek meg. Ebből nyolcat Hill, négyet Villeneuve. A konstruktőr-világbajnoki címet a magyar nagydíjon biztosították be. Hill és Villeneuve között a verseny az utolsó futamon is nyitott maradt, de Hillnek csak egyetlen pontot kellett szereznie. A versenyt Hill megnyerte, Villeneuve kiesett, így Damon Hill megszerezte élete első Formula–1-es világbajnoki címét. Ezután el is hagyta a csapatot, akárcsak Adrian Newey, a tervező.

1997-ben Villeneuve lett a csapat első számú pilótája, csapattársa Heinz-Harald Frentzen lett. A pilóták az FW19-essel versenyeztek. A küzdelem nagyon kiélezett volt Frentzen, Villeneuve és Schumacher között. A szezon felénél a konstruktőri pontlista élén a Ferrari állt. Silverstone-ban Villeneuve futamgyőzelme volt a 100. Williams-győzelem. A szezon 14. futamán Ausztriában a Williams átvette a vezetést és meg is tartotta, így megszerezte 9. világbajnoki címét. Az egyéni világbajnoki címet végül Villeneuve szerezte meg, továbbá az utolsó versenyen Michael Schumachert egy sportszerűtlen előzési manővere miatt kizárták a bajnokságból.

A Renault az év végén kivonult a Formula–1-ből, így 1998-ban Mecachrome (a Renault cége, amely az F1-es erőforrások gyártását végzi), 1999-ben Supertec (Flavio Briatore cége, amely megvásárolta a Renault-tól a gyártási jogot) motorokat használtak, melyek megegyeztek a korábbi győztes Renault motorokkal, viszont érdemi fejlesztést a Renault kivonulása óta nem kaptak. 1998-ban a harmadik helyen végeztek a konstruktőri versenyben, győzelem nélkül. Ebben az évben gyakorlatilag az 1997-es autóikat használták újra, hiszen a kasztni ugyanaz volt, és lényegében a motor is. 1999-ben a korábbi versenyzők helyére Alessandro Zanardi és Ralf Schumacher érkezett. Zanardi egy pontot sem, míg Schumacher 35 pontot szerzett. A konstruktőrök versenyében az ötödik helyre estek vissza. Az autók színe az új reklám miatt a korábbi jellegzetes kék-fehérről pirosra változott.

Az új évezred elején a csapat ötéves szerződést kötött a BMW-vel, aminek első eredménye a 2000-ben a Ferrari és a McLaren mögött megszerzett harmadik hely volt a konstruktőr-világbajnokságban. A csapat versenyzői Ralf Schumacher és Jenson Button voltak. Utóbbi jó teljesítményének köszönhetően elnyerte az év újonca-díjat. 2001-ben Juan Pablo Montoya átvette Jenson Button helyét, aki a Benetton csapathoz igazolt. A 2001-es évad sikeresnek mondható a csapat történetében, hiszen ismét harmadikak lettek a konstruktőr-világbajnokságban és összesen 4 futamgyőzelmet tudhattak magukénak, ebből hármat Ralf Schumacher, egyet Montoya szerzett. A BMW motorok igen erősek voltak, a Williams autói ezért elsősorban a gyors pályákon domináltak, mint a régi Hockenheimring vagy a monzai pálya. Emellett azonban eléggé megbízhatatlannak bizonyultak, a két versenyző összesen 11 alkalommal esett ki, ebből ötször a motor hibája miatt.

A 2002-es szezon nem úgy alakult, ahogy Frank Williams és Patrick Head elgondolta. A szezonnyitó ausztrál nagydíjon Schumacher kiesett egy rajtbaleset miatt. Malajziában a csapat kettős győzelmet aratott. A brazil nagydíjon Montoya az első helyen haladt, de egy nem tervezett boxkiállás miatt csak az ötödik helyre tudott visszajönni. Az osztrák nagydíjat követően elkezdődött Montoya pole-sorozata, Monacóban, Montréalban, a Nürburgringen, Silverstoneban és Magny Coursban az élről indulhatott, de első pozícióját egyik versenyen sem tudta győzelemre váltani. A szezont Montoya a harmadik helyen zárta 50 ponttal, míg Ralf Schumacher negyedik lett 42 ponttal. A Williams-BMW 92 pontjával második lett, amely elsősorban a McLaren visszaesésével magyarázható.

A 2003-as évad volt a Williams-BMW számára a 2000-es évek legjobb szezonja. Az ausztrál nagydíjon Montoya a 21. körig vezette a futamot, amikor megpördült, és ez a győzelmébe került. A maláj és az osztrák nagydíj között a csapat nem dominált igazán, ekkor építették ugyanis a radikális változtatásokkal felszerelt B-modellt. A felavatása után a csapathoz ismét visszatért a szerencse. Montoya megnyerte a monacói nagydíjat, Kanadában Ralf második, Pablo harmadik lett, a következő két versenyen két Williamses kettős győzelem született. A csapat ekkor már nem volt messze a konstruktőr-világbajnoki címtől. A német nagydíjon Ralf összeütközött Kimi Räikkönennel és Rubens Barrichellóval. A győztes Montoya lett, Coulthard előtt. Három versennyel az év vége előtt a csapat és Montoya is elveszítette világbajnoki esélyeit az amerikai nagydíjon. A csapat a szezont ismét a második helyen zárta, 144 ponttal a 158 pontos Ferrari mögött. Montoya Michael Schumacher és Kimi Räikkönen mögött a harmadik lett. Ralf, Rubens Barrichello mögött, az ötödik helyen fejezte be a 2003-as évet.

A 2004-es évad a Ferrari fölényes győzelmével zárult. A csapat 88 pontjával visszaesett a negyedik helyre a Ferrari, a BAR-Honda és a Renault mögé. A Williams 2004-es modelljén szokatlan aerodinamikai megoldást alkalmazott: Az orrkúp hátrébb került, az első légterelő szárnyat pedig két, előre nyúló, "rozmáragyar-szerű" elem tartotta. A konstrukció nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket, és az évad közepén visszatértek a hagyományos elrendezésű orr-kialakításhoz.

2005-ben a csapat visszaesett az ötödik helyre, mivel a Toyota megelőzte. Montoya és Ralf is elhagyta a csapatot, előbbi a McLarenhez, utóbbi a Toyotához szerződött. Helyükre Nick Heidfeld és Mark Webber érkezett. A konstruktőri versenyben az ötödik helyet szerezték meg, Webber tizedik, Heidfeld tizenegyedik lett az egyéni bajnokságban. Legjobb helyezésük két második hely volt Nick Heidfeld jóvoltából a monacói és az európai nagydíjon.

2006-ban a BMW és a Williams útjai különváltak, a német cég saját Formula–1-es csapatot hozott létre a Sauber felvásárlásával, BMW Sauber néven. A csapat ezután a Cosworth V8-as motorjaira tért át. Emellett elveszítette fontos szponzorát is, a Hewlett-Packardot. Két versenyzője a fiatal német GP2-es bajnok, Nico Rosberg és az ausztrál Mark Webber voltak. A pénteki szabadedzéseken Alex Wurz vezette a harmadik autót. A csapat gumibeszállítót is váltott, amely a Bridgestone lett. A szezon igen nagy csalódás volt a csapat számára, hiszen 11 pontjával elért 8. helyezése a legrosszabb eredménye volt 1978 óta. A 18 versenyen összesen 20 alkalommal esett ki valamelyik autó. Bár Webber az ausztrál és a monacói nagydíjon is dobogós helyen autózott, a verseny vége felé technikai hiba miatt kiesett. Az évadzáró, brazil nagydíjon a két versenyző az első körben egymásnak ütközött és mindketten kiestek.

2007-ben ismét másik motorra váltottak, ezúttal a Toyotára. Webber helyére, aki a Red Bull csapathoz igazolt, az előző évi tesztpilóta, Alexander Wurz érkezett. Az utolsó előtti, kínai nagydíjon derült ki, hogy Wurz a brazil nagydíjon már nem vesz részt, az utolsó versenyre Nakadzsima Kadzukit ültették a helyére. A csapat ez évben a negyedik helyen zárt a konstruktőri versenyben a McLaren kizárását követően. Legjobb helyezésük Alex Wurz harmadik helye volt a kanadai nagydíjon.

A 2008-as évben teljesítményük visszaesett, a Rosberg-Nakadzsima versenyzőpáros jellemzően csak az utolsó pontszerzők között volt, bár a szezonnyitó ausztrál nagydíjon Rosberg a 3. helyen zárt. Az évet a Williams a 8. helyen zárta 26 ponttal, megelőzve a Hondát, a Force Indiát és az évközben visszalépő Super Agurit.

A gazdasági világválság miatt a csapat sok szponzort vesztett, 2009-es indulását csak a költségcsökkentések és a Bernie Ecclestonetól kapott 20 millió dolláros gyorssegély tette lehetővé – Frank Williams pedig cserébe vállalta, hogy 2012-ig biztosan szerepelteti a csapatot a sorozatban.^[2] A Williams változatlan versenyzőpárossal indult 2009-ben: továbbra is Nico Rosberg és Nakadzsima Kadzuki vezették a csapat autóit. A teljesítményük hullámzó volt: Nakadzsima egyetlen pontot sem szerzett, Rosberg legjobb eredménye pedig két negyedik hely volt.

2010-ben nagy változások léptek fel a csapatnál, hiszen a csapat ismét visszatért a Cosworth motorokhoz, míg egy teljesen új pilótapárossal állt rajthoz: az ex-brawnos Rubens Barrichellóval és a GP2-es bajnoki címvédővel Nico Hülkenberggel. Legjobb eredményük ebben az évben is csak egy 4. hely volt, Barrichello által, viszont a megváltozott pontszerzési szabályoknak köszönhetően (már az első tíz versenyző kapott pontot) a 6. helyen zárták az évet. A brazil nagydíjon Hülkenberg a pole-pozícióból indulhatott, ám autója gyenge teljesítménye miatt csak a 8. helyen végzett. 2011-ben a csapat Rubens Barrichellóval és a 2010-es GP2-es bajnok Pastor Maldonadóval kezdte meg az idényt, aki a venezuelai állami PDVSA olajvállalat jelentős támogatását élvezte, Hülkenberget pedig pénzügyi okokra hivatkozva elbocsátották. Az autó abszolút versenyképtelen volt ebben az évben, Barrichello csak a monacói és a kanadai nagydíjon szerzett pontot (mindkétszer 9. helyen ért a célba), míg csapattársa, Maldonado csak a belga nagydíjon tudott pontot szerezni, miután tizedikként intették le. A csapat 5 ponttal a csalódást keltő 9. helyen végzett a konstruktőri versenyben, utoljára 1978-ban végeztek ebben a pozícióban. (akkor 11 pont volt a nevük mellett)

2011. július 4-én bejelentette a csapat, hogy újra a Renault fogja szállítani nekik a motorokat, amely 1989 és 1997 között már szállított a csapatnak a motorokat, és jelentős sikereket értek el velük akkoriban (4 egyéni, 5 konstruktőri bajnoki cím). Pastor Maldonado maradt a csapatnál, Barrichello helyére pedig Bruno Sennát, Ayrton Senna unokaöccsét szerződtették, aki mögött szintén jelentős támogatók álltak. Az idény kezdetén biztató volt a csapat formája, Spanyolországban Maldonado nagy meglepetésre a 2. rajthelyet szerezte meg, de az élről indulhatott, miután Lewis Hamiltont kizárták az időmérő edzésről. A versenyt Maldonado megnyerte, ezzel a 2004-es brazil nagydíj után, 8 év után ismét futamot nyert a csapatnak, melynek örömét egy sajnálatos garázstűz árnyékolta be. A teljesítmény azonban ezt követően visszaesett, s bár gyűjtöttek még pontokat, 76 ponttal a 8. helyen zártak. A következő évben Pastor Maldonadóval, valamint a 2011-ben a GP3-as bajnokságot megnyerő Valtteri Bottassal indultak a rajtrácson, aki már az előző évben sok lehetőséget kapott a csapattól a szabadedzéseken. Ez az év azonban nem a várakozásoknak megfelelően indult a csapatnál. Nemhogy az előző évi teljesítménytől maradt el jócskán a gárda, hanem még a 2011-es évi teljesítményt is jóformán alulmúlta. Mindössze két alkalommal tudtak pontszerző helyen célba érni, Maldonado a magyar nagydíjon a 10. helyet szerezte meg, míg Bottas az amerikai nagydíjon a 8. helyen ért célba. A csapat a csalódást keltő 9. helyen végzett a konstruktőri pontversenyben mindössze 5 ponttal, ami az eredmények miatt még a 2011-es helyezésüknél is rosszabb idényt jelentett.

2013. május 30-án hivatalosan is bejelentették, hogy a 2014-től kezdődő turbómotoros korszakot a Renault helyett a Mercedesszel fogják elkezdeni. A csapat pilótapárosa Valtteri Bottas és Felipe Massa lettek, az új főszponzor pedig a Martini, aminek köszönhetően a legendás festés is visszatért a Formula–1-be: az autók fehér alapon piros-kék csíkokat kaptak. Az autó az egész idény folytán versenyképesnek bizonyult, versenyzőik a különösen erős gyári Mercedes-csapat mellett folyamatosan esélyesek voltak a dobogóra, néhány rosszul sikerült versenytől eltekintve. Az Osztrák Nagydíjon az első sorból indultak (Felipe Massáé lett a pole-pozíció), bár végül csak Bottas jutott fel a dobogóra, 3. helyével. A szezon végén kettős dobogó is összejött Massa 2. míg Bottas 3. helyen zárta az Abu-Dzabi nagydíjat. Így a 2005-ös monacói nagydíj óta most először volt két Willams versenyző az első 3 között. A csapat a 3. helyen zárta a 2014-es F1 szezont.

Formájukat 2015-ben is megtartották, igaz, ekkor új vetélytársat kaptak a Ferrari személyében, de a konstruktőri harmadik hely ezúttal is összejött. 2016-ban a csapat teljesítményében visszaesés mutatkozott, műszaki és egyéb hibák hátráltatták őket, így mindössze az 5. helyet szerezték meg, miután a nagy rivális Force India is megelőzte őket.

2017-ben a csapat 40. születésnapját ünnepelte, ennek megfelelően az autó elnevezése egy számot ugrott, és FW39 helyett FW40-nek nevezték el a következőt. A pilótafelállás eredetileg annyiban változott volna, hogy az idény végén visszavonult Felipe Massa helyére a fiatal Lance Stroll ült volna be, miután azonban Nico Rosberg, a regnáló világbajnok is visszavonult, és helyette leszerződtették Valtteri Bottast, kellett egy rutinosabb versenyző is a fiatal mellé. Massa visszavonulása így alig pár hétig tartott, miután visszahívták. Az évet végül ismét az 5. helyen fejezték be, miután idén sem nem tudták megverni a Force Indiát.

2018-ban Stroll mellé az újonc Szergej Szirotkin került, miután Massa 2017 végén véglegesen visszavonult. A csapat sok kritikát kapott a fiatal, tapasztalatlan párossal kapcsolatban, és mint kiderült, teljesen jogosan. Az új autó, a Williams FW41 kicsit sem bizonyult megbízhatónak, és a csapat az év első kilenc versenyén összesen 4 pontot tudott gyűjteni az azeri nagydíjon Stroll által. Az alakulat ezenkívül mindössze az olasz nagydíjon tudott pontot szerezni, ott viszont ez mindkét pilótának sikerült, ugyanis Romain Grosjean 6. helyről való kizárását követően Stroll a 9., Szirotkin a 10. helyen lett rangsorolva. A csapat így az egész év alatt mindössze 7 pontot gyűjtött, és sereghajtóként zárták az évet.

2018. október 12-én a csapat bejelentette, hogy George Russell a 2019-es évtől csatlakozik a csapathoz,^[3] 2018. november 22-én pedig bejelentették, hogy a 2018-as tesztpilóta, Robert Kubica lesz a csapattársa, 7 év kihagyás után.^[4] Az előző évet követően egy dologban biztos volt mindenki, rosszabb már nem lehet, ahogy azonban később kiderült igenis lehet. Az év nem kezdődött jól, az első 2 tesztnapot kénytelen volt kihagyni a csapat mivel az autó nem készült el időben. Az autó 567 kört tett meg, a legkevesebbet az összes csapat közül és a leggyorsabb körük 1.9 mp-el volt elmaradva a leggyorsabb időtől. Ausztráliába érkezve a csapat teljesen új elemekkel szerelte fel az autót ám ezeket az FIA illegálisnak minősítette. Az autó még lassabnak bizonyult mint a teszteken, a 2 autó az utolsó sorba kvalifikálta magát, 3 másodpercre a legközelebbi autótól, Carlos Sainztól. Habár a szezon folyamán sikerült közelebb kerülniük a középmezőnyhöz, tiszta körülmények között nem volt esélyük a pontszerzésre. A német nagydíjon Robert Kubica megszerezte az első és mint később kiderült egyetlen pontjukat a szezonban miután a 2 Alfa Romeot utólag kizárták. Idén egyetlen alkalommal sem sikerült a Q2-be bejutniuk. A szezont így teljesen utolsóként (10.) zárták csupán egyetlen ponttal, ez az első évüket leszámítva a legkevesebb pontjuk, legutoljára 2013-ban sikerült 5 pontot szerezni.

2020-ban Kubica távozott, helyette a korábbi tesztpilóta Nicholas Latifi érkezett. A szezon eleji teszteken az autó feltűnő, kék-fehér-piros festést kapott, a főszponzor ROKiT miatt, azonban ezzel a színnel sohasem versenyeztek, mert a koronavírus-járvány miatt lerövidült csonka szezonban az idénynyitó osztrák futam előtt a főszponzor váratlanul szerződést bontott. Így a színséma átdolgozott, fehér-kék alapú lett. A járvány komoly pénzügyi problémákat is okozott a csapatnál, amely kénytelen volt tőkeinjekciót szerezni és elzálogosítani klasszikus versenyautóit, illetve később eladásra hirdették meg magának a csapatnak a tulajdonrészét is. A kocsi a tavalyi évhez képest már jóval megbízhatóbb és gyorsabb volt, George Russell a Stájer Nagydíjon és a hazai Brit Nagydíjon is a Q2-be kvalifikálta magát, míg a Magyar Nagydíjon mindkét Williams a Q2-ben végzett. A csapat a tavalyihoz képest jelentősen javuló teljesítményt látva bejelentette, hogy a 2021-es szezonra is marad a Russell-Latifi versenyzőpáros. 2022-ben George Russell távozott a Mercedes csapatához, helyére Alexander Albon érkezett. 2022 végén Nicholas Latifivel, a gyenge teljesítménye miatt, szakított a csapat és megváltak tőle a szezon végén. Utána Logan Sargeant érkezett, aki idén mindössze 1 pontot szerzett.

(Táblázat értelmezése)
(Félkövér: pole-pozícióból indult; dőlt: leggyorsabb kört futott)