Jabarkan 1994: Williams dari Ayrton Senna

Untuk musim 1994, Senna akhirnya bisa bergabung bersama dengan tim Williams setelah Prost pensiun dari ajang F1, dan dilaporkan dibayar dengan besaran gaji sebesar US$ 20 juta. Senna mendapat nomor mobil #2, dengan rekan setimnya, yaitu, Damon Hill, yang menjalankan mobil nomor mobil #0, karena Prost, yang akan memakai nomor mobil #1 jika ia bertahan di ajang F1, pensiun dari ajang F1. Dengan kedatangan Senna, sponsor baru juga datang. Rothmans International naik sebagai sponsor utama untuk tim Williams, dengan Senna yang menjadi salah satu pembalap pertama mereka dalam warna korporasi putih-biru.

Perubahan regulasi untuk musim 1994 telah melarang suspensi aktif, kontrol traksi, dan ABS. Selama pengujian pramusim, mobil Williams FW16 yang baru tidak menunjukkan keunggulan seperti pendahulunya, yaitu mobil Williams FW15C dan Williams FW14B, dan Senna mendapati bahwa dirinya dalam tekanan ketat dari pesaingnya, yaitu mobil Benetton B194, yang dikendarai oleh Michael Schumacher. Senna menyatakan ketidaknyamanannya dengan mobil Williams yang dikendarai olehnya, dan menyatakan: "Saya memiliki perasaan yang sangat negatif tentang mobil ini dan mengendarainya pada batas dan seterusnya... Beberapa di antaranya adalah karena ketiadaan perangkat elektronik. Juga mobil itu memiliki karakteristik sendiri yang belum sepenuhnya saya percayai." Lebih lanjut, Senna menambahkan bahwa kemungkinan besar musim 1994 "ini akan menjadi musim dengan banyak kecelakaan, dan saya meyakini kita semua akan beruntung jika sesuatu yang sangat serius tidak terjadi saat musim berjalan."

Perlombaan pertama musim ini adalah di Interlagos di São Paulo, Brasil. Senna kembali meraih posisi pole dan berhasil memimpin lomba lebih awal, tetapi Schumacher dengan mobil Benetton-nya mengintai tidak jauh di belakang. Schumacher memimpin lomba setelah melewati Senna di pit. Ketika mencoba untuk menyalip, Senna melintir dan keluar jalur di area Junção pada lap ke-56. Senna yang merasa kecewa lantas lebih memilih untuk berhenti dari lomba. Pada perlombaan kedua di Pasifik di Aida, Jepang, Senna kembali meraih posisi pole. Namun, pada saat lomba berjalan, ia diseruduk oleh Mika Häkkinen tidak lama selepas start, dan kemudian ditabrak dari samping oleh pembalap Ferrari, yaitu Nicola Larini. Kedua pembalap tersingkir dari arena dengan mengalami kerusakan pada suspensi depan mobilnya. Hill juga tersingkir dari lomba karena mengalami masalah transmisi pada mobilnya, sementara Schumacher meraih kemenangan lagi.

Musim 1994 menjadi musim terburuk Senna di dalam arena F1. Ia gagal menyelesaikan atau mencetak poin dalam dua lomba pertama, meskipun berhasil meraih posisi pole sebanyak dua kali. Schumacher unggul jauh atas Senna di klasemen sementara kejuaraan dunia pembalap dengan selisih 20 poin. Dalam kesempatan peringatan 20 tahun kematian Senna, presiden Ferrari, yaitu Luca Cordero di Montezemolo mengungkapkan bahwa pada tanggal 27 April , ia telah mengadakan diskusi di rumahnya di Bologna dengan Senna tentang kemungkinan bergabung ke tim Ferrari di masa depan.

Akhir musim yang penuh kontroversi

Musim 1994 adalah subjek dari perubahan peraturan, terutama larangan penggunaan "alat bantu pengemudi" elektronik, seperti suspensi aktif, rem anti-lock, kontrol traksi, dan kontrol start (launch control). Sejak awal musim, ada sebagian tim yang dicurigai bermain curang, terutama tim Benetton, yang diduga oleh Senna menyulitkan bagi semua peserta di grid. Untuk membuktikan hal ini, Senna sengaja mencoba menonton lomba dari area tikungan pertama di Grand Prix Pasifik, tidak lama setelah ia tersingkir dari lomba. Senna mencoba memperhatikan dan mendengarkan apakah ada suara bagian mobil di luar mesin yang aneh, yang menjadi tanda bahwa kontrol traksi digunakan. Ia lantas kembali lagi ke dalam garasi setelah meyakini bahwa mobil Benetton ilegal. Dalam sebuah wawancara untuk peringatan 20 tahun kematian Ayrton Senna, rekan setimnya saat itu, yaitu Damon Hill, mengungkapkan bahwa Senna telah "menyimpulkan ada suara yang tidak biasa dari mesin" dengan "penyesuaian khusus", yang memberi tim Benetton sebuah keuntungan di awal musim.

Musim berakhir di Grand Prix Australia di Adelaide. Nama tikungan pertama di Sirkuit Jalan Raya Adelaide berganti nama menjadi "Senna Chicane". Schumacher kemudian berhasil memenangkan gelar kejuaraan dunia pembalap untuk yang pertama kalinya, meskipun berbau kontroversial, setelah tabrakan yang memaksa dirinya dan Hill tersingkir dari perlombaan. Pada konferensi pers resmi FIA setelah perlombaan tersebut berakhir, Schumacher mendedikasikan gelar juara dunia pembalapnya yang pertama untuk Senna.