Kaudeksi 1982 Rosberg pääsi Williamsille, jossa hänellä oli ensi kertaa urallaan mahdollisuus taistella maailmanmestaruudesta. Ensimmäisessä, Etelä-Afrikassa ajetussa kilpailussa hän oli viides, mutta seuraava kilpailu Brasiliassa päättyi toiseen sijaan. Rosberg ehdittiin kertaalleen hylätä sääntöjenvastaisen vesitankin vuoksi, mutta hylkäys kumottiin pian ja Rosberg sai pitää sijansa. Hän oli toinen myös Long Beachin kisassa ja siirtyi selvään MM-johtoon.