En 1977, Villeneuve pilote toujours en Formule Atlantic lorsque McLaren lui offre l'occasion de débuter en Formule 1 à l'occasion du Grand Prix de Grande-Bretagne, disputé à Silverstone, au volant de la troisième voiture de l'écurie la McLaren Ford M23, portant le numéro 40. Retardé en début de course par des ennuis moteur, Villeneuve termine à une anonyme onzième place, mais ses temps au tour et son sens de l'attaque n'échappent pas à Enzo Ferrari qui, séduit, lui propose un test à Fiorano au mois de septembre, alors que fin août il termine deuxième des 6 Heures de Mosport sur BMW 320 avec Eddie Cheever, en mondial SportsCars. Le test s'avère suffisamment concluant pour que la Scuderia Ferrari l'engage pour les deux dernières courses de la saison sur la troisième voiture de l'équipe. À la suite du brusque départ de Niki Lauda, fâché avec la direction de la Scuderia, c'est en réalité en qualité de deuxième pilote que Villeneuve fait ses débuts chez Ferrari. Douzième du Grand Prix du Canada, il est impliqué au Grand Prix du Japon dans un tragique accident puisqu'à la suite d'un accrochage avec la Tyrrell 6 roues de Ronnie Peterson, sa voiture décolle et vient s'écraser au-delà des barrières de sécurité, tuant deux personnes (un photographe et un officiel).