En , le Gallois retrouve le succès du côté de Pékin, en remportant l'Open de Chine en battant à la suite Jamie Cope (5-3), John Higgins (5-2), Marco Fu (5-1), Ali Carter (6-4) et Ding Junhui en finale sur le score de 10-6. Il s'agit alors du succès sur un tournoi classé pour Williams. En fin d'année 2010, il rejoint la finale du championnat du Royaume-Uni pour la quatrième fois de sa carrière. Pour ce faire, il domine Shaun Murphy en demi-finale. Williams s'impose sur le score de 9-8, malgré avoir été mené 8-6. En finale, il est opposé à son rival de toujours, John Higgins. Il connait une grosse déception puisqu'il perd le match à la manche décisive après avoir mené 7-2, 8-4 et 9-5. Williams a même eu 29 points d'avance dans la manche 17, avec seulement 27 points disponibles sur la table. En , Williams remporte le Masters d'Allemagne, et par la même occasion sa victoire en tournoi classé. Il bat notamment l'Anglais Mark Selby en finale, sur le score de 9-7. Au championnat du monde 2011, Williams bat à la suite Ryan Day (10-5), Jamie Cope (13-4), Mark Allen (13-5), avant de s'incliner contre John Higgins en demi-finale (17-14). Malgré cette défaite, il redevient numéro un du classement pour la première fois depuis 2004.