2020 hatte er mit Nicholas Latifi einen neuen Teamkollegen bei Williams. In den ersten 15 Rennen der Saison erzielte er keinen WM-Punkt. Für den Großen Preis von Sachir startete Russell dann als Ersatz für den positiv auf COVID-19 getesteten Lewis Hamilton bei Mercedes. Russells Platz bei Williams nahm wiederum der Formel-2-Fahrer Jack Aitken ein. Nach Platz zwei im Qualifying hinter Valtteri Bottas übernahm Russell beim Start die Führung und behielt sie lange, wurde aber in der 63. von 87 Runden durch einen Fehler der Mercedes-Box zurückgeworfen, die ihm die Reifen von Bottas aufsteckte. Nach einem weiteren Reifenwechsel wegen eines späteren Reifenschaden wurde Russell am Ende Neunter. Er fuhr dabei die erste schnellste Rennrunde seiner Karriere und holte sich den seit 2019 dafür vergebenen Extrapunkt. Hinterher kam es zu einer Untersuchung des Vorfalls, bei dem Russell die Vorderreifen von Bottas montiert wurden. Dafür verhängten die Kommissare eine Geldstrafe in Höhe von 20.000 Euro gegen das Mercedes-Team. Russell hingegen durfte die drei erzielten WM-Punkte, seine ersten in der Formel 1, behalten. Er beendete damit in Abu Dhabi die Saison auf dem 18. Platz der Fahrerwertung.