2002 m. Formulės 1 sezone Montoya buvo geriausias iš likusių, nes "Ferrari" dominavimas neliko geresnės vietos nei trečioji. Šumacheris ir Rubensas Barrichello laimėjo 15 iš 17 lenktynių. Nors Montoya nesulaukė pergalės lenktynėse, priešingai nei Coulthard ir jo komandos draugas Ralfas Schumacheris, Montoya buvo vienas iš nedaugelio vairuotojų, kurie lenktynėse varžėsi su Schumacheris. Kaip ir 2001 m., jis išsiskyrė dėl savo ryžtingų aplenkimo judesių pasaulio čempione, nors kelis kartus jis prarado vietas susidūręs su vokiečiu. Kvalifikacijos metu BMW WilliamsF1 FW24 gali būti pritaikytas naudoti padangas efektyviau nei jo varžovai ir generuoti daugiau priekio. Su šiuo ginklu Montoya sugebėjo pasiekti septynias pole pozicijas, paprastai nustatydamas savo pole laiką paskutinėmis sesijos sekundėmis. Jis nustatė greičiausią vidutinį greitį per ratą (259,83 km/h) 2002 m. Italijos Grand Prix kvalifikacinėje sesijoje
Monzoje. Bendrai jis baigė sezoną trečioje vietoje vairuotojų čempionate.