Per il 1981 il francese fece ritorno nella massima serie automobilistica accordandosi con la Theodore Racing. Alla prima gara stagionale, il Gran Premio degli USA-Ovest, riuscì a conquistare il suo primo e unico punto stagionale giungendo sesto. A partire dal Gran Premio di Francia Tambay lasciò la scuderia e passò alla Ligier per sostituire Jean-Pierre Jabouille. Con la casa francese disputò i restanti Gran Premi senza mai concluderne uno; in particolare venne costretto al ritiro a Monza mentre lottava per il podio a causa di una foratura e finì in testacoda, per un suo errore, al Gran Premio del Canada in cui avrebbe potuto ottenere un buon risultato. A fine stagione Guy Ligier, insoddisfatto delle sue prestazioni, lo sostituì con Eddie Cheever, lasciandolo senza un volante per la stagione seguente. Tambay si disse amareggiato del trattamento ricevuto, dovuto anche al fatto che durante il campionato la Ligier non lo aveva supportato adeguatamente.