Jonathan Palmer 1989 végén visszavonult a versenyzéstől, és új csapattársa, Satoru Nakajima, Alesi meglepően lett Tyrrell vezető versenyzője 1990-ben, ami az első teljes évében volt a nagydíjas versenyzésben (az 1990 szezon kezdete előtt Alesi csak 8 versenyt indított a Forma-1-ben). Az első versenyen, az Egyesült Államok nagydíján, Phoenixben 25 kört vezetett Ayrton Sennát egy Ford V8-as autóval, amelyet a McLaren V10-es Honda-val szemben jelentősen alacsonyabbnak tartottak, és ismét megelőzte Sennát, miután a brazil először megelőzte az előnyt. Második hely a Monacói Nagydíjon
Phoenixben elért második helyét követte, és a szezon közepére, a legjobb csapatok 1991-ben már a szolgálatait követelték. Összezavarodott helyzet alakult ki, Tyrrell, Williams és Ferrari mind azt állították, hogy rövid időn belül aláírták a pilótát. Az eredmények az 1990-es szezon hátralévő részében csökkentek, és Alesi kilencedik lett a bajnokságban, 13 ponttal.