A Jordannel állandóan elégedetlen Ralf - testvére közbenjárásával - 1999-ben a Williamshez igazolt, és a grove-iakat szolgálja a mai napig. Első williamses futamán harmadik lett Melbourne-ben, majd abban az évben mindig pontot szerzett, amikor csak elérte a célvonalat - a Német Nagydíjat leszámítva. A nem túl ütőképes FW21-essel 35 pontot gyűjtött, míg társa, az akkori Indy Carból visszatért Alessandro Zanardi egyet sem.
Első grove-i évében a futamgyőzelemhez is közel állt, ám az Európa Nagydíj hajrájában defektet kapott vezető pozícióban.
2000-ben lemásolta a '99-es szezont, nyitánynak dobogós helyet ért el Ausztráliában, összességében pedig 24 pontot gyűjtött. Kicsit rontott az összképen, hogy év végére a rendkívül ígéretesen teljesítő, nagyon fiatal Jenson Button elterelte a figyelmet róla, ám ettől még Ralf eredményei kiválóak voltak. Ötödikként zárt a vb-n, csak a Ferrari és a McLaren pilótái előzték meg, és azon kevesek egyike volt, aki a két szupercsapat pilótái mellett állhatott dobogón.
Egy évre rá Buttont Juan Pablo Montoya váltotta fel, akivel nem csak a pályán, hanem szóban is kemény csatákat vívnak (érdekesség: a kis Schumi még sose vezetett egy évnél tovább egy csapattárssal, idén lesz erre először példa). A Cart-bajnok kolumbiai és R. Schumi is megszerezte első Forma-1-es győzelmét 2001-ben, sőt, Ralf háromszor is a dobogó tetejére állhatott.
A Williams még tovább lépne 2002-ben, a világbajnoki címért szeretnének harcolni; de vajon R. Schumi vagy Montoya lesz előrébb a végelszámolásnál?