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Em 1982, Frank Williams deu-lhe a chance de correr por sua equipe. Foi um dos campeonatos mais conturbados, tristes e disputados da história da Fórmula 1, Keke Rosberg conquistou a primeira vitória na categoria no Grande Prêmio da Suíça em Dijon-Prenois na França, e com ela assumiu a liderança na antepenúltima etapa do mundial. O francês Didier Pironi da Ferrari caía para a segunda posição, mas estava ausente da disputa em função do acidente nos treinos livres do Grande Prêmio da Alemanha em Hockenheim. O único que podia enfrentar o piloto finlandês da Williams era o norte-irlandês John Watson da McLaren. Antes da última corrida do ano, o Grande Prêmio de Las Vegas, nos Estados Unidos, Rosberg liderava com três pontos de vantagem sobre Watson. Para ser campeão, o finlandês tinha que finalizar em 6º, caso o norte-irlandês da McLaren vença. Watson terminou em 2º enquanto Rosberg concluiu em 5º lugar conquistando o campeonato. Ele igualou o recorde de Mike Hawthorn ao ser campeão com apenas uma vitória na temporada. Na carreira, foram 114 largadas, 5 vitórias, 5 poles, 3 voltas mais rápidas, 17 pódios e 159,5 pontos.