Après une partie de la saison 1991 employé comme pilote essayeur chez Williams, son contrat est reconduit pour le même poste dans cette écurie. Son job est toujours de mettre au point la suspension active de la voiture de Nigel Mansell qui sera champion du monde en fin d'année; Il réalise des merveilles dans cet exercice. Ses talents de metteur au point impressionnent Franck Williams et tout le staff' de l'équipe.

Cette même année, c'est dans l'indifférence la plus totale qu'il débarque à Barcelone où il obtient un vrai volant en remplacement de Giovanna Amati, la dernière femme à ce jour à avoir eu le privilège d'accéder en F1. Il est prêté par Williams à une grande écurie par le nom, mais très modeste par les performances, le matériel, et l'argent disponible:Brabham.

Il démontre ainsi ses talents en parvenant à se qualifier deux fois au volant d'une voiture totalement dépassée et d'une écurie au bord du gouffre." Si rien ne change, je ne vois pas comment je pourrai me qualifier!" déclara-t-il."Les châssis sont ceux de l'an passé, les moteurs sont dépassés, et nous n'avons pas d'argent! Voici le résumé de la situation! Se qualifier est une chose, rouler en est une autre. Bien sûr, je préférerais me retrouver comme mes petits camarades sur les grilles de départs mais mon matériel ne me le permet pas. Alors, je prends mon mal en patience et j'emmagasine de l'expérience avec cette Brabham."
Les Brabham prennent des couleurs ( grâce à de nouveaux sponsors) au grand prix de France, mais la qualification sera pour la prochaine fois, à Silverstone devant son public "at. Home". Mais, malgré de superbes performances, pour cette voiture, que réalise Damon Hill, il ne finira pas la saison: l'écurie, sans argent, cessera ses activités peu après. Damon sera donc le dernier pilote de ce team, qui a eu ses heures de gloire dans le passé.

Après cette saison, Damon, signe un vrai contrat de pilote, dans la meilleure écurie du plateau: Williams-Renault, championne du monde en titre où il occupait depuis un an et demi le poste de pilote essayeur. L'écurie lui offre ainsi une jolie promotion, en signe de reconnaissance du travail effectué par Damon. Donner une telle confiance à un pilote inexpérimenté est déjà un un signe !