Pizzonia revient alors chez Williams où, à partir de 2004, il reprend son rôle de pilote essayeur. Cette position lui donne l'occasion de revenir en Grand Prix lorsqu'il est appelé pour assurer l'interim de Ralf Schumacher (blessé) durant quatre courses à la fin de l'été. À cette occasion, Pizzonia se montre plutôt à son avantage, réalisant des performances proches de son réputé coéquipier Juan Pablo Montoya comme lors du Grand Prix de Belgique 2004, où il réussit à tenir pendant un tour en tête. Il réalise le record absolu de vitesse en course par une monoplace de Formule 1 en atteignant officiellement avec sa Williams FW26 lors du Grand Prix automobile d'Italie 2004 ; l'année suivante, sur le même circuit, Kimi Räikkönen, à la fin de la ligne droite des stands, établit un nouveau record, à .