L'autre pilote pour lequel Williams n'a jamais caché son admiration est Ayrton Senna. Il lui a offert son premier roulage en Formule 1 au cours de l'été 1983. Les deux hommes se sont retrouvés plus de dix ans plus tard, lorsque Senna, au faîte de sa gloire, intègre Williams-Renault, l'équipe dominante du moment, pour la saison 1994. Leur collaboration s'arrête avec l'accident mortel de Senna au Grand Prix de Saint-Marin, le mai 1994. Frank Williams dut en subir les suites judiciaires puisqu'il fut inculpé ainsi que le directeur technique Patrick Head et le chef de projet Adrian Newey pour homicide involontaire, la justice italienne lui reprochant la modification hâtive de la colonne de direction dont la rupture supposée serait la cause de l'accident. À l'issue d'une longue procédure, l'affaire se termine par un acquittement général.