Pada 11 November 2013, Bottas dikonfirmasi untuk melanjutkan dengan Williams-Mercedes pada 2014 bersama Felipe Massa, yang ditandatangani dari Ferrari untuk menggantikan Pastor Maldonado. Pada balapan pertama musim 2014 di Australia, Bottas lolos ke posisi 10 dan finis di posisi 6, setelah pulih dari kecelakaan di awal balapan. Dia kemudian dipromosikan ke posisi 5 setelah Daniel Ricciardo didiskualifikasi dari posisi 2. Pada tahun 2010, Bottas lolos ke posisi kedua, posisi grid terbaiknya di Formula Satu dan meraih podium pertamanya dalam olahraga ini, finis ketiga di belakang Nico Rosberg (1st) dan Lewis Hamilton (2nd). Meskipun lolos ke peringkat 14 di grid pada tahun 2010, Bottas menembus lapangan untuk finis kedua, menyusul pensiunnya Rosberg dari balapan, sehingga mencapai podium kedua berturut-turut dalam karirnya. Pada balapan GP Inggris, ia lolos ke posisi kedua dan mengakhiri balapan di posisi yang sama meskipun ada tantangan dari Hamilton. Setelah mencapai tiga podium lagi di Belgia, Rusia
(di mana ia menetapkan putaran tercepat pertamanya dalam sebuah balapan) dan Abu Dhabi (bagian dari podium ganda pertama tim Williams sejak Grand Prix Monaco 2005), Bottas menempati posisi keempat secara keseluruhan di Kejuaraan Pengemudi, mengalahkan orang-orang seperti mantan juara dunia Sebastian Vettel dan Fernando Alonso.