I 2008 sesongen er Nakajima sammen med Nico Rosberg førere for Williams. Han fikk en god start i Australia med en syvendeplass som ble til en sjetteplass etter at Rubens Barrichello var diskvalifisert. Han fullførte så på en syvendeplass i Spania, hvor han også kvalifiserte seg bedre enn Rosberg. I det neste løpet i Tyrkia kolliderte han med Giancarlo Fisichella og måtte bryte. I Monaco fikk han to nye poeng med en ny syvendeplass, og ble den første japanske føreren til å ta poeng i Monaco. Det neste løpet som gikk i Canada måtte han bryte etter og ha kjørt i veggen på vei inn i pit for en ny frontvinge. Nakajima fikk enda et poeng i Storbritannia og i Singapore. Nakajima endte sesongen på en 15.-plass totalt med 9 poeng.