Le , Nicholas Latifi est nommé pilote titulaire pour Williams F1 Team en vue de la saison 2020, en remplacement de Robert Kubica. Il termine onzième de son premier Grand Prix en Autriche. En Hongrie, il hisse sa voiture en Q2 et prend la place des qualifications, mais termine à cinq tours du vainqueur Lewis Hamilton, notamment pénalisé par une crevaison consécutive à une collision avec Carlos Sainz Jr. dans la voie des stands. Il termine de nouveau à la porte des points lors du Grand Prix d'Italie et du Grand Prix d'Émilie-Romagne. Largement dominé par George Russell dans l'exercice des qualifications, le pilote canadien parvient néanmoins à figurer devant le britannique au classement pilotes jusqu'au Grand-Prix de Bahreïn, grâce à ces trois onzièmes places en guise de meilleurs résultats, contre une pour son équipier. La tendance s'inverse à l'issue du Grand-Prix suivant où Russell, remplaçant alors Lewis Hamilton chez Mercedes, parvient à inscrire les points de la neuvième place et celui du meilleur tour, dépassant le canadien au championnat. Nicholas Latifi achève sa première saison en Formule 1 à la place du classement des pilotes, sans avoir marqué de points.