Végül 1991-ben nagy áttörést ért el, amikor aláírták a Ferrari-hoz kötött Tyrrell csapatvezetője, Jean Alesi helyére. A szponzorok egészséges csoportjával, az 1990-es Honda motorokkal, a Pirelli gumiabroncsokkal és a sikeres 020-as alváz fejlesztésével sokat vártak a kombinációtól, néhány előrejelzéssel a verseny győzelmeiről. Míg a szezon a 4. helyen kezdődött a Phoenixben, sok vezető futó visszavonult, anélkül, hogy Modena közel került volna hozzájuk. Az Imola-i nedves időjárás hasonlóan elhasználódott, így Modena elérte a 3. helyet az átviteli hiba előtt. A következő versenyen Monacóban még jobb teljesítményt mutatott, amikor első sorban minősült barátjával és világbajnokával, Ayrton Sennával, a McLaren pilótát zaklatva, amíg a forgalom meg nem állt, és erőteljes motorhibát szenvedett. A kanadai futás második helyezett lett, miután Nigel Mansell visszavonult az utolsó körben. Ezután a Modena formája rosszul esett, mivel a Pirelli küzdött, hogy konzisztens versenyre alkalmas gumiabroncsot fejlesszen ki, míg a nehéz Honda motorok megnehezítették a 020-as alváz (eredetileg a Cosworth DFR V8-hoz készült) kiegyensúlyozását. Míg Modena továbbra is gyakran kvalifikálódott a felső felében, a versenyekben küzdött, és csak egy pontot szerzett a 6. helyre a
Japán Nagydíj.