Az 1990/1991-es télen a Williams leszerződtette az akkor még ismeretlen nevű Adrian Newey-t, aki remek aerodinamika mérnök volt.
Sok szakember már 1991-ben a leggyorsabb autónak tartotta a Williams-Renault-t, ami azonban még nem volt elég megbízható. Az első három versenyen nem ért célba, úgy hogy Senna ezeket mind megnyerte. Monacóban második lett, aztán Montrealban az utolsó körben majdnem egy perces előnnyel vezetett Piquet előtt, amikor autója megállt. ésA közönségnek integetett, amikor a könyökével véletlenül átbillentett egy kétállású kapcsolót, amivel áramtalanította a motort. <ref>{{cite web|url=http://totalcar.hu/magazin/kozelet/2010/11/11/a_formula-1_legnagyobb_luzerei/|title=A Formula–1 legnagyobb lúzerei|accessdate=2014-01-31|author=SimonSays|date=2010-11-11|publisher=www.totalcar.hu}}</ref> Végül a hatodik helyre rangsorolták. Mexikóvárosban második lett, majd három versenyen át ő nyert. Köztük volt a számára hazai brit nagydíj is, amelyen a győzedelmeskedő brit autójára felszállt Senna, akinek megállt autója az utolsó körben a kifogyott üzemanyag miatt.<ref>[http://www.youtube.com/watch?v=ehLyDof0NWs Mansell és Senna az 1991-es brit nagydíjon]</ref> A szezon végéig még két második és egy első helyet szerzett. Az utolsó, ausztrál futam már "tét nélküli" volt Senna és Mansell számára, a brazil harmadszorra is világbajnok lett. Mansell 1991-ben összesen 72 pontot szerzett (a világbajnok Senna 95-öt) és öt futamot nyert.
