Пастор подписва договор с доста силен финансов гръб в лицето на Венецуелската петролна компания-PDVSA с легендарния британски отбор Уилямс и от 2011 година той започва своята кариера в най-атрактивната надпревара, съотборник му е опитният пилот Рубенс Барикело. В предсезонните подготовки Уилямс дава сериозна заявка за сезон 2011 с доста добри времена. Но сезонът може да се определи като доста лош за Малдонадо, защото в състезанията за голямата награда на Австралия, Малайзия, Канада, Корея, Индия и Бразилия той отпада и трябва да изчака чак до 12-ия кръг (гран при на Белгия), за да отбележи първата си и единствена точка в актива си до самия край на сезона. Критикуван е множество пъти от медиите затова, че предизвиква инциденти най-вече с Люис Хамилтън и затова, че е „платен пилот“. Сезон 2011 Малдонадо приключва на 19-а позиция.