Das Jahr 2015 begann sie zusammen mit ihrem Landsmann Jerzy Janowicz beim Hopman Cup in Perth. In der Vorrunde gewann sie zwei ihrer drei Einzel- und alle Mixedpartien. Sie erreichten das Finale gegen die USA, das sie mit 2:1 gewannen und so Polen erstmals den Sieg bei diesem Mannschaftswettbewerb sicherten. Bei den Australian Open verlor sie im Achtelfinale gegen mit 3:6, 6:2, 1:6n Venus Williams. Bei den French Open unterlag sie bereits in der ersten Runde mit 2:6, 6:3, 1:6 Annika Beck. Nach durchwachsener ersten Saisonhälfte zog sie beim Rasenturnier in Eastbourne ins Finale ein, in dem sie Belinda Bencic in drei Sätzen unterlag; den dritten Satz verlor sie dabei mit 0:6. In Wimbledon stand Radwańska dann zum dritten Mal im Halbfinale, das sie gegen Garbiñe Muguruza verlor. Durch den Halbfinaleinzug kehrte sie in die Top 10 der Weltrangliste zurück. In Flushing Meadows scheiterte sie in der dritten Runde mit 3:6, 2:6 an Madison Keys. Ihren ersten WTA-Titel im Jahr 2015 feierte sie bei den Toray Pan Pacific Open in Tokio, wo sie im Endspiel Belinda Bencic mit 6:2, 6:2 besiegte. Bei den WTA Tour Championships zog sie nach nur einem Sieg (über die topgesetzte Simona Halep) aus den Gruppenspielen ins Semifinale ein. Dort besiegte sie Garbiñe Muguruza mit 6:75, 6:3, 7:5. Schließlich gewann sie auch das Finale gegen Petra Kvitová mit 6:2, 4:6, 6:3.