Williams (2001-2004)
En el 2001, tras su paso por los Estados Unidos, Montoya regresó al equipo Williams, pero esta vez no como piloto de pruebas, sino como piloto titular. En su primera temporada fue el Novato del año, obteniendo una victoria (Gran Premio de Italia en Monza) y tres poles.
Durante las temporadas 2002 y 2003, Juan Pablo se reveló como un piloto muy veloz y atrevido, erigiéndose a alternativa real en la lucha por el Campeonato del Mundo contra el intratable Michael Schumacher, aunque quedando tercero en la clasificación final en ambos años.
Montoya conduciendo su Williams FW25 en el Gran Premio de Francia de 2003, donde finalizó segundo.
El piloto colombiano permaneció con Williams-BMW hasta el 2004, año en el que las deficiencias en su vehículo imposibilitaron su lucha por el campeonato, quedando detrás de dos nuevos aspirantes, Jenson Button y Fernando Alonso. No obstante, consiguió una brillante victoria en el Gran Premio de Brasil de 2004 y la vuelta más rápida de la historia de la F1 en el Gran Premio de Italia de 2004 en Monza.
Su periodo con Williams se saldó con 4 victorias y 11 poles.
