Nel 1987 il francese si trovò a fianco un nuovo compagno di squadra: lo svedese Stefan Johansson, il cui ingaggio era dovuto alla sponsorizzazione da parte della Marlboro, che sostituì il ritirato Keke Rosberg. La stagione cominciò bene per Prost, con due vittorie nelle prime tre gare e il primo posto in classifica davanti al proprio compagno di squadra; ma il nono posto al Gran Premio di Monaco e i due arrivi in terza piazza nei successivi tre Gran Premi gli fecero perdere la testa della classifica a favore di Ayrton Senna. Le due gare successive lo videro fuori dalla zona punti, mentre Mansell e Piquet su Williams si affermavano come dominatori della stagione; in particolare, in Germania fu costretto al ritiro mentre era in testa. Solo al Gran Premio di Portogallo il francese riuscì a tornare ad essere competitivo e a vincere la gara, superando così il record di vittorie, appartenente a Jackie Stewart, che resisteva dal . Giunse infine secondo in Spagna, ma negli ultimi tre appuntamenti mondiali non ottenne punti, e a due gare dalla fine era già matematicamente fuori dalla lotta per il titolo. Il campionato fu vinto da Piquet, con 73 punti, seguito da Mansell a 61 e Senna a 57. Prost terminò quarto in classifica piloti, con 46 punti.