Il campionato, però, partì con alcune difficoltà: nelle prime gare la nuova FW10, tra l'altro prima vettura Williams con telaio in fibra di carbonio, si dimostrò una monoposto veloce, ma fragile. In Brasile Rosberg riuscì infatti a involarsi al comando prima di essere costretto al ritiro per la rottura del motore dopo dieci giri. Dopo un ottavo posto a Monaco e altri due ritiri a San Marino e in Portogallo, colse i primi punti al Gran Premio del Canada, ma venne penalizzato da una sosta ai box imprevista senza la quale aveva il ritmo per poter lottare per la vittoria. La prestazione rappresentò per Rosberg un'iniezione di fiducia, viste anche le buone risposte date dalla vettura nel corso della gara, e il pilota finlandese affermò che a Detroit avrebbe potuto lottare per il primo posto. Infatti sul tracciato statunitense si dimostrò fin da subito a suo agio e, dopo essere partito quinto, si installò in testa già dall'ottavo giro conducendo con autorità fino al termine. Ottenne poi due pole position consecutive, tra cui quella di Silverstone in cui girò a una media superiore ai 258 km/h, stabilendo un record sul giro singolo che avrebbe resistito fino al Gran Premio d'Italia 2002. Dopo alcune gare sfortunate, che lo videro costretto al ritiro mentre lottava per le posizioni di testa, tornò a punti al Gran Premio del Belgio e fu protagonista di un finale di stagione in crescendo: fu terzo a Brands Hatch, dove si esibì in una lunga rimonta dopo che un contatto con Senna gli aveva fatto perdere quasi un giro e, una volta ritrovatosi il brasiliano alle spalle per il doppiaggio, lo ostacolò permettendo il sorpasso di Mansell, che poi vinse la gara. Giunse poi secondo a Kyalami e vinse in Australia, nuovamente dopo un duello con Senna, conquistando il terzo posto in classifica piloti.