Jabarkan 2012: Williams F1 dari Bruno Senna

Tanggal 17 Januari 2011, Senna secara resmi diumumkan sebagai pembalap baru tim Williams F1 menggantikan Rubens Barrichello. Dengan hubungan emosional karena pamannya dulu sempat membalap dan tewas saat sedang berlomba bersama Williams, Senna mengaku dirinya sempat berkonsultasi lama dengan keluarga besarnya di Brasil sebelum akhirnya menandatangani kontrak Williams. Senna dikabarkan membawa dana sponsor sebesar 14 juta dollar AS ke tim Williams. Senna start dari posisi ke-14 untuk , dan berhenti pada tahap penutupan balapan setelah terlibat kontak dengan Felipe Massa; kedua pembalap tersebut kemudian setuju bahwa itu adalah insiden balapan. Dia diklasifikasikan di posisi ke-16, setelah menyelesaikan sekitar 90% jarak balapan. Pada tanggal 25 Maret, Senna berhasil mencetak poin pertamanya untuk tim Williams di Grand Prix Malaysia, dengan finis di tempat keenam, di mana ia memperoleh delapan poin setelah melewati balapan dalam kondisi yang berubah-ubah. Hasil Senna di Sepang memperoleh lebih banyak poin untuk tim daripada yang diperoleh tim Williams sepanjang musim 2011, Senna finis ke-7 di China dan mengklasifikasikan dirinya sendiri di posisi ke-22 di Bahrain setelah tersingkir karena mengalami masalah rem pada mobilnya. Tiga minggu kemudian, Maldonado berhasil memenangkan Grand Prix pertamanya di Spanyol, di mana Senna mundur karena terlibat tabrakan dengan Michael Schumacher. Usai balapan, kebakaran terjadi di dalam garasi tim Williams. Mobil Senna rusak, dan empat kru timnya dirawat karena mengalami cedera.

Senna finis di posisi ke-10 di Monako, ke-17 di Kanada, dan di Eropa, Senna mendapatkan penalti drive through setelah bertabrakan dengan Kamui Kobayashi, di mana kerusakan akibat tabrakan dan penalti menjatuhkan Senna ke urutan ke-22 dan terakhir, dan Senna menyelesaikan balapan di urutan ke-11, yang kemudian naik menjadi urutan ke-10 setelah rekan setimnya, yaitu Maldonado, diberi penalti waktu sebanyak 20 detik setelah terlibat tabrakan dengan Lewis Hamilton. Di Inggris, Senna lolos babak kualifikasi ke urutan ke-15 setelah dia harus melambat di putaran terakhirnya setelah Romain Grosjean berputar di tikungan terakhir, dia start di urutan ke-13 setelah penalti grid, dan setelah menjalani awal balapan yang kuat, dia menyelesaikan balapan ini di urutan ke-9. Di Grand Prix Belgia 2012, Senna mencetak putaran tercepat yang pertama di dalam karirnya setelah sempat mengalami pecah ban di akhir balapan, yang menjatuhkannya dari posisi ke-8 ke posisi ke-12. Senna menyelesaikan musim ini di ke-16 di dalam klasemen akhir Kejuaraan Dunia Pembalap dengan 31 poin, dan disingkirkan oleh tim Williams untuk musim , dan posisinya digantikan oleh rookie asal Finlandia, yaitu Valtteri Bottas, pada tanggal 28 November 2012.