Nel 2020 la Williams schiera una monoposto più competitiva, che permette a Russell di competere con il resto del gruppo. Russell continua a mettersi in evidenza in qualifica, riuscendo a superare la prima fase di eliminazione in 7 delle prime 12 gare e risultando sempre più veloce del compagno di squadra Nicholas Latifi. In gara il pilota inglese non riesce però a conquistare risultati utili; il miglior risultato stagionale arriva nel Gran Premio della Toscana, concluso in undicesima posizione dopo aver occupato a lungo un posto in zona punti. Nel Gran Premio dell'Emilia-Romagna Russell si ritira per un incidente dietro alla "safety car", mentre occupava la decima posizione.