Dne 16. ledna 2018 byl Sirotkin potvrzen jako jezdec týmu Williams. Jeho týmovým kolegou byl Lance Stroll. První závod v Austrálii nedokončil kvůli problému s brzdami. Další dva závody dojel na patnáctém místě. Při kvalifikaci na Velkou cenu Ázerbájdžánu se poprvé dostal do druhé části kvalifikace a startoval z dvanáctého místa. Ze závodu musel odstoupit po kolizi v prvním kole. Ve Velké ceně Itálie získal svůj první bod poté, co byl Romain Grosjean diskvalifikován za porušení technických pravidel. Před posledním závodem v Abú Zabí bylo oznámeno, že v další sezóně Sirotkin s týmem nebude pokračovat. V sezóně se umístil na posledním 20. místě se ziskem jediného bodu.