2013. november 11-én megerősítették, hogy Bottas 2014-ben folytatja a Williams-Mercedes-et Felipe Massa mellett, akit a Ferrari-ból szerződtetett, hogy helyettesítse Pastor Maldonadót. A 2014-es szezon első versenyén Ausztráliában Bottas 10. lett, és 6. lett, miután a verseny elején felépült egy balesetből. Később ötödik lett, miután Daniel Ricciardót kizárták a második helyről. A Formula 1-ben Bottas második lett, ez volt akkoriban a legjobb grid pozíciója a Forma-1-ben, és első dobogóját érte el a sportágban, harmadik lett Nico Rosberg (1-es) és Lewis Hamilton (2-es) mögött. Annak ellenére, hogy a 14. helyen végzett a versenyen, Bottas a második helyen végzett, miután Rosberg visszavonult a versenyből, így elérte a második egymást követő pályafutása dobogóját. A F1 versenyen második lett, és a versenyt ugyanolyan pozícióban fejezte be, annak ellenére, hogy Hamilton késői kihívást jelentett. Miután Belgiumban, Oroszországban (ahol az első leggyorsabb körét állította be) és Abu Dhabiban három dobogós helyezést ért el,
(a Williams csapat első kettős dobogójának része a 2005-ös monacói nagydíj óta), Bottas a 4. helyen végzett a pilóták bajnokságában, legyőzve az egykori világbajnokokat, Sebastian Vettelt és Fernando Alonsót.