Le début de saison 2003 est également décevant en raison de problèmes aérodynamiques. Ceux-ci réglés, les Williams deviennent performantes à partir de l'Autriche avec quatre victoires en six courses à Monaco, au Nurburgring, à Magny-Cours et Hockenheim. À deux Grands Prix de la fin de la saison, Montoya n'a que trois points de retard sur Michael Schumacher et Williams mène le championnat constructeurs. Alors que le meilleur matériel semble à leur disposition, le sacre est envisageable mais un accrochage avec Rubens Barrichello aux États-Unis et une panne hydraulique lors de la dernière manche au Japon mettent fin aux espoirs de l'écurie. Fin 2003, Montoya annonce son transfert chez McLaren pour 2005.