Bersama tim Williams, Mansell didapuk dengan Keke Rosberg yang menjadi rekan setimnya. Mansell tiba-tiba berkembang menjadi pemenang yang produktif, dimulai dengan Grand Prix Eropa 1985 di Brands Hatch, di mana dia menangis di podium. Dalam rentang waktu 18 bulan dia memenangkan 11 balapan, namun kalah di dua Kejuaraan Dunia.
Pada tahun 1986, ban mobilnya pecah di Adelaide dan menghancurkannya di saat-saat terakhir. Pada tahun 1987, dia mengalami kecelakaan kualifikasi serius di Suzuka yang melukai punggungnya lagi dan membuatnya gegar otak tulang belakang dan menyerahkan gelar kepada rekan setimnya dari Williams-Honda, Nelson Piquet.
Pertengahan 1988, Mansell dihubungi langsung oleh Enzo Ferrari seputar kontrak pembalap untuk musim 1989. Mansell lalu menjadi pembalap terakhir yang dikontrak langsung oleh Enzo Ferrari di Maranello sebelum 'The Old Man meninggal dunia pada Agustus 1988.
Di musim perdananya bersama Ferrari pada tahun 1989, Mansell berhasil finis di posisi 4 klasemen akhir. Musim berikutnya, dia turun di posisi kelima klasemen.
Namun, performanya memuncak di musim 1991 ketika dia kembali bersama Williams-Renault. Dia berhasil mendapatkan 9 podium dan 5 kali menang dalam 16 pertandingan. Capaian tersebut membuatnya menjadi runner up di bawah Ayrton Senna.