Na koncu sezone 1978, so ga po poškodbi Nigela Mansella, poklicali v moštvo Williams kot zamenjavo za zadnje tri dirke sezone. Patrese je navdušil in moštvo mu je ponudilo nekajletno pogodbo. Moštvo je po odhodu Honde vzelo nekonkurenčne motorje proizvajalca Judd. Z moštvenim kolegom Thierryjem Boutsenom sta se bila zmožna boriti le za točke svetovnega prvenstva. Patresejeva tretja zmaga je prišla v sezoni 1990 na dirki za Veliko nagrado San Marina, že z Renaultovimi motorji, sezono pa je končal na 7. mestu.