Pro sezónu 1997 Frentzen nahradil Damona Hilla v týmu Williams poháněném motory Renault, čili v týmu, který od roku 1992 vyhrál čtyřikrát pohár konstruktérů. Při prvním závodě, Grand Prix Austrálie, se Frentzen v první zatáčce dostal do vedení a zůstal tam až do své první zastávky v boxech. Propadl se na třetí pozici kde jezdil až do té doby co mu explodoval brzdový disk. Vyjel z trati a ze závodu odstoupil. Dobře si vedl ve čtvrtém závodě, Grand Prix San Marina, kterou dokázal vyhrát. Sezóna ale byla pro Frentzena zklamáním. Byl zvyklý na přátelskou atmosféru v týmu Sauber, ve Williamsu ale poznal jiné chování, zejména měl problematický vztah s Patrickem Headem. Často se dokázal kvalifikovat do první řady, nicméně v závodech se propadal dozadu a dojížděl až za svým týmovým kolegou, kterým byl Jacques Villeneuve. Nakonec ale po diskvalifikaci Michaela Schumachera z celého šampionátu obsadil Frentzen se 42 body druhé místo v poháru jezdců. Za Villeneuvem ale výrazně zaostal jak v počtu bodů (Villeneuve jich nasbíral 81), tak v počtu vítězství (Frentzen vyhrál jednou, Villeneuve sedmkrát).