Schrijf een voortzetting voor deze paragraaf - Nakajima werd door Williams behouden voor het seizoen 2009. Tijdens de Grand Prix van Australië in 2009 crashte hij in bocht zes tegen de muur, waardoor hij uit de race kwam. Nakajima was de enige coureur die zich terugtrok in Bahrein, waarbij hij vijf ronden voor het einde stopte met oververhitte olie. Hij crashte ook op de voorlaatste ronde van de Grand Prix van Monaco terwijl hij op de 10e plaats liep. Hij kwam dicht bij het scoren bij verschillende Grands Prix, waaronder het verliezen van een puntenfinale na vertraging in de pitbaan bij de Turkse Grand Prix. Bij de Grand Prix van Groot-Brittannië behaalde Nakajima zijn hoogste Formule 1-plaats ooit, en kwalificeerde zich op een indrukwekkende vijfde plaats voor de leider van het wereldkampioenschap, Jenson Button. Zijn race werd echter gecompromitteerd door een slechte pitstrategie en uiteindelijk eindigde hij buiten de punten. Nakajima scoorde opnieuw bijna bij de Hongaarse Grand Prix.
Hij eindigde 0,7 seconden achter de achtste Jarno Trulli. Hij eindigde opnieuw negende in Singapore. In Brazilië was Nakajima opnieuw in de strijd om punten totdat hij werd uitgeschakeld door rookie en landgenoot Kamui Kobayashi. Nakajima eindigde het seizoen zonder punten te scoren, met zijn teamgenoot Nico Rosberg als enige verantwoordelijk voor elk kampioenschapspunt dat werd gescoord door het Williams-team, waarbij Nakajima de enige niet-punten-scorer was van de coureurs die deelnamen aan elke race in 2009.