Secara mengejutkan Frank kemudian merekrutnya untuk mendampingi Ralf Schumacher pada tahun 2000. Saat itu, Button mendapat banyak tekanan. Terutama dari publik Inggris, yang tengah mengharapkan juara dunia Inggris masa depan, sepeninggal Damon Hill. Meskipun usianya masih sangat muda, tetapi ia berhasil membuktikan prestasinya kepada publik dengan meraih 12 poin di akhir musim dan finis ke delapan di klasemen pembalap. Pada GP Belgia 2000, paddock F1 sempat dibuat gempar olehnya saat ia berhasil menempati posisi ketiga di kualifikasi. Di akhir musim, Button meraih gelar "Rookie of the Year" dari majalah F1 Racing atas prestasinya pada tahun debutnya tersebut. Sangat disayangkan, performa hebatnya tak membuat Frank Williams berniat mempertahankan. Frank lebih memilih Juan Pablo Montoya untuk menemani Ralf Schumacher dibanding Jenson Button pada tahun 2001. Button pada akhirnya terdepak dari tim Williams.