Et celui qui lui fit traverser l’Atlantique se nomme Frank Williams. Après la mort de Senna en 1994, l’anglais cherche une tête d’affiche pour retrouver les sommets perdus depuis deux ans. L’offre de Williams est alléchante mais problème, Jacques ne connaît pas vraiment les Formule 1. S’il accepte la proposition, personne ne sait à quoi s’attendre pour le premier grand-prix de 1996 à Melbourne. Quelle fut la surprise du monde entier lorsque le canadien réalisa la pole pour sa première apparition. La victoire lui était promise le lendemain mais un problème mécanique et une fuite de liquide l’obligèrent à lever le pied pour laisser passer son équipier, Damon Hill. Mais ce succès lâché au tout dernier moment ne mettra pas longtemps à lui revenir. Au grand-prix d’Europe, sur le Nürburgring, Villeneuve réalise la course parfaite, menant de bout en bout. La Williams FW18 est bien la meilleure voiture du plateau mais le diable rouge Schumacher n’est pas très loin derrière. Pourtant, c’est bien Hill qui finira par lui mener la vie dure, lui qui connaît si bien la monoplace. Après deux abandons à Imola, puis à Monaco, le canadien pointe déjà à dix-neuf longueurs de son équipier. Mais en enchaînant une série de sept podiums consécutifs, dont deux victoires à Silverstone et Budapest, il reste plus qu’en lice pour le titre de champion du monde. Si à Monza, rien ne se passa comme prévu pour les Williams, à Estoril, le petit Jacques nous offrit une manœuvre des plus incroyables en dépassant, par l’extérieur, la Ferrari de Schumacher dans la grande parabolique finale. Avec neuf petits points de retard sur Hill, tout est encore possible. La finale se joue à Suzuka mais malheureusement pour le canadien, elle tourna bien court. A mi-course, sa roue arrière-droite s'échappe littéralement de sa monture, propulsant la Williams à vive allure vers les graviers. C’est l’abandon. Pour sa première campagne, il achève son championnat en deuxième place, un très bon résultat pour celui qui ne connaissait que les brutales Indycar un an plus tôt. En 1997, Villeneuve se voit attribuer un nouvel équipier en la personne de Frentzen mais cette fois-ci, ce n’est pas face à ce dernier que le combat aura lieu, mais face au double champion allemand Schumacher et sa Ferrari bien plus rapide que sa devancière. S’il se montre très véloce sur un tour, le québécois n’est pas toujours verni en ce début de saison. Ainsi, alors qu’il enchaîne les poles, il abandonne quatre fois lors des sept premières courses, remportant tout de même les trois autres. Dépassé au championnat par son rival allemand, Villeneuve n’eut d’autres choix que de hausser son niveau en deuxième partie d’année, empochant quatre nouveaux succès, le plaçant idéalement au classement général. La lutte s’annonce serrée jusqu’à la fin mais à Suzuka, c’est le coup dur. En ignorant les drapeaux jaunes lors des essais, le canadien encourt une disqualification alors que le titre peut être acquis ici même. S’il termine cinquième au Japon, il sera bel et bien disqualifié, se retrouvant relégué à un point de Schumacher avant la dernière manche à Jerez. C’est ici que se passa l’un des événements les plus marquants de l’histoire de la discipline. A l’image d’un Senna sur Prost en 1990, Schumacher poussa Villeneuve hors piste pour l’empêcher d’être titré. Ce geste anti-sportif, qui conduira à la disqualification de l’allemand au championnat, ne fut pas d’une grande utilité, ce dernier terminant sa course dans les graviers alors que la Williams, bien touchée, parvenait à poursuivre. Pour sa deuxième campagne dans la discipline, voici que le canadien ramasse les lauriers. Si la monoplace l’aura vraisemblablement bien aidé, son talent et sa dextérité face à Schumacher lui auront permis de réussir ce que son père n’aura pas eu le temps d’accrocher : un titre de champion du monde de Formule 1. Mais ce que personne ne savait, c’est que l’écurie Williams ne connaîtrait plus jamais un tel succès, Villeneuve non plus d’ailleurs. Car en 1998, grosse révolution. Les voitures évoluent grandement, les pneumatiques rainurés apparaissent, le V10 Renault disparaît, que de changements pour l’écurie de Frank Williams. Dans une voiture désormais rouge, le canadien se bat pour quelques points, se faisant plus remarqué par ses couleurs de cheveux délirantes, n’inscrivant que deux podiums, en Allemagne et en Hongrie. En fin de saison, le québécois annonce sa séparation avec l’équipe anglaise afin de se lancer dans un projet, avec son ami c : le British American Racing.