Nel 2006 rimase alla Williams, passata al motore Cosworth, senza approfittare della clausola che gli avrebbe consentito di cambiare squadra in caso di cambio di propulsore. La stagione fu molto difficile, soprattutto a causa della mancanza di affidabilità della vettura; dopo essere giunto sesto nel Gran Premio d'apertura in Bahrein, Webber ottenne il quarto posto in qualifica nel Gran Premio della Malesia (alle spalle del compagno di squadra Nico Rosberg), ritirandosi però dopo pochi giri per noie tecniche. In Australia Webber si ritirò nuovamente per noie meccaniche mentre era in testa alla gara per via dei pit stop, mentre a Monaco fu costretto all'abbandono per un problema allo scarico mentre occupava la terza posizione, dopo essere partito dalla prima fila. Nel corso della stagione la competitività della vettura diminuì e Webber faticò a lottare anche per entrare in zona punti; il pilota australiano ottenne come miglior risultato due sesti posti, chiudendo la stagione con appena sette punti e il quattordicesimo posto in classifica generale.