Nonostante i risultati deludenti dei due anni precedenti debuttò poi in Formula 1 nel 1994 al volante della Sauber a motore Mercedes proprio al fianco di Wendlinger. Ottenne prestazioni convincenti, con un quinto posto al secondo appuntamento mondiale, tanto che dopo la morte di Ayrton Senna nel Gran Premio di San Marino, Frank Williams gli propose di prendere il posto del pilota brasiliano, ma Frentzen rifiutò e rimase alla Sauber. Durante la prima annata, contrassegnata soprattutto nella parte centrale del campionato da vari ritiri, Frentzen sfiorò il podio in Francia e giunse due volte consecutivamente sesto negli ultimi GP. Con questi risultati chiuse al tredicesimo posto.