Confermata la stessa struttura anche per il 2016, la scuderia iniziò l'anno in modo meno brillante rispetto ai precedenti. La FW38 si assestò come quarta forza; nelle prime cinque gare sia Massa che Bottas (che nelle qualifiche del Gran Premio di Russia colse un prestigioso secondo posto in griglia) giunsero sempre a punti, ma nelle sette successive, pur con un podio del finlandese nel Gran Premio del Canada, i due misero a segno appena 31 punti. Nel resto della stagione la Williams fu sopravanzata anche dalla Force India, scivolando al quinto posto nel campionato costruttori, con 138 punti. Alla vigilia del Gran Premio d'Italia Massa annunciò il suo ritiro dalla Formula 1; in seguito la Williams comunicò che il pilota brasiliano sarebbe stato sostituito, per la stagione successiva, dall'esordiente canadese Lance Stroll. Il ritiro del fresco campione del mondo Nico Rosberg a pochi giorni dal termine della stagione spinse però la Mercedes a ingaggiare Valtteri Bottas al posto del pilota tedesco. La Williams richiamò quindi Massa, in modo da affiancare il debuttante Stroll con un pilota esperto.