Sezon 2015 Williams rozpoczęła od awansu razem z Johnem Isnerem do finału rozgrywek o Puchar Hopmana, w którym Stany Zjednoczone przegrały z reprezentacją Polski 1-2. Następnie zwyciężyła w Australian Open, pokonując w finale Mariję Szarapową 6:3, 7:6(5). Zdobyła w ten sposób swój dziewiętnasty wielkoszlemowy tytuł. Następnie wzięła udział w zawodach w Indian Wells, kończąc tym samym wieloletni bojkot turnieju. Występ zakończyła walkowerem w spotkaniu półfinałowym przeciw Simonie Halep. W Miami triumfowała po raz ósmy w karierze. W meczu mistrzowskim zwyciężyła 6:2, 6:0 nad Carlą Suárez Navarro.