S Jonathanem Palmerem, který koncem roku 1989 odešel do důchodu z řízení a novým týmovým kolegou Satoru Nakajimou, se Alesi v roce 1990 překvapivě stal vedoucím jezdcem Tyrrell, což byl jeho první plný rok v závodě Grand Prix (před začátkem sezóny 1990 měl Alesi ve formuli 1 pouze 8 závodních startů). V první soutěži, Velké ceně Spojených států v Phoenixu, vedl 25 kol před Ayrtonem Sennou s vozem poháněným zákazníkem Fordem V8, který byl považován za značně méněcenný než V10 Honda v McLarenu Senny, a také znovu předjel Sennu poté, co Brazílec poprvé předjel pro vedení. Druhé místo na Velké ceně Monaka
následovalo druhé místo získané ve Phoenixu, a v polovině sezóny, špičkové týmy volaly po jeho službách v roce 1991. Vypukla zmatená situace, kdy Tyrrell, Williams a Ferrari tvrdili, že podepsali řidiče během velmi krátké doby. Výsledky se během zbytku sezóny 1990 snížily a Alesi skončil v šampionátu na devátém místě s 13 body.