En 2006, Mark poursuit avec Williams, passée au moteur Cosworth. La saison est très difficile pour lui et son équipe à cause d'une monoplace à la fiabilité aléatoire. À Bahreïn, pour l'ouverture du championnat, il finit sixième mais en Malaisie les ennuis commencent avec une casse moteur alors qu'il était qualifié quatrième. Le sort s'acharne sur Webber en Australie où, qualifié septième, il mène la course durant deux tours avant de se ranger sur le côté après une casse de transmission. Après trois points acquis à Imola et un dépassement sur Kimi Räikkönen, les soucis techniques reviennent et conduisent à un abandon en Europe et une neuvième place en Espagne. L'exemple le plus frustrant de cette saison est à Monaco où, qualifié deuxième derrière Alonso et devant Räikkönen, il mène durant un tour avant d'abandonner sur un problème technique au quarante-huitième tour alors qu'il était troisième.