Fue su primer monoplaza dentro de la Fórmula 1, aunque solo lo tuvo en las primeras cuatro carreras de esa temporada, sumando dos sextos escaños en Sudáfrica y Bélgica.
El nuevo monoplaza de Toleman llegó hasta la quinta fecha, en Francia, y fue con el que logró el aún recordado podio en la carrera lluviosa en Mónaco. Además de ello sumó dos terceros sitios en Gran Bretaña y Portugal.
En su cambio a Lotus, el monoplaza portaba un motor Renault. Con el Lotus 97T logró una victoria en apenas su segunda carrera en Portugal, para después caer en una mala racha de siete carreras consecutivas antes de regresar top tres en Austria con un segundo puesto, lo que fue el inicio de una racha de cinco podios, incluyendo una victoria en Bélgica.
En su segunda temporada con Lotus, el equipo montó de nuevo el Renault V6 como su motor. Con una temporada de experiencia los resultados se vieron de inmediato al sumar seis podios, incluidos los triunfos en España y Detroit, en las primeras ocho carreras. Al final sumó 11 top tres para finalizar en el cuarto sitio del campeonato de pilotos.
Con el Lotus 99T, ya con motor Honda, consiguió el tercer sitio del campeonato de pilotos. Durante el año sumó dos victorias, cuatro segundos lugares y dos de tercero. Esa fue la mejor posición de clasificación hasta ese momento para el brasileño.
En su primer año con McLaren su primer monoplaza fue el MP4/4 propulsado por el motor Honda. En apenas su segunda carrera logró el triunfo en San Marino, luego un retiro en Mónaco, y un podio de segundo lugar en México, mismo que fue el inicio de ocho podios consecutivos, incluidas seis victorias. En Japón ascendió de nuevo a lo más alto de podio y sumó su primer campeonato en la F1.
En su segunda temporada con McLaren corrió con el MP4/5, propulsado por Honda, y enfrascándose en una pelea contra Alain Prost. En el transcurso de la temporada sumó seis victorias y un podio de segundo sitio en Hungría.
En su segunda temporada con McLaren corrió con el MP4/5, propulsado por Honda, y enfrascándose en una pelea contra Alain Prost. En el transcurso de la temporada sumó seis victorias y un podio de segundo sitio en Hungría.
El MP4/6 propulsado por un Honda V12 fue el último monoplaza con el que Senna fue competitivo en McLaren. El inicio de la temporada le otorgó cuatro victorias, seguidos por un retiro en Canadá y dos podios de tercer lugar en México y Francia. Los triunfos en Hungría, Bélgica y Australia, con los podios de segundo lugar en Italia, Portugal y Japón, le dieron su tercer y último título.
McLaren inició la temporada con una actualización del chasis del año pasado denominado MP4/6B en Sudáfrica y México, donde Senna consiguió un podio de tercer lugar. En Sudáfrica llegó el nuevo monoplaza denominado MP4/7 para las 14 fechas restantes del campeonato con el que consiguió tres triunfos (Mónaco, Hungría e Italia) así como tres podios en San Marino, Alemanoa u Portugal, finalizando cuarto del campeonato.
Con Ford como nuevo socio, Senna empezó su última temporada con McLaren a los mandos del MP4/8. El inicio de la temporada le permitió tres triunfos y dos podios de segundos lugar en las primeras seis carreras del año. Una actualización del motor a partir de Alemania no resultó como esperaba y apenas sumó victorias en Japón y Australia.
En su deseo por obtener su cuarto campeonato del mundo, Ayrton Senna cambió a Williams en 1994, sin embargo, a pesar de que el equipo británico mantuvo a Renault como socio de motores, el FW16 perdió las asistencias electrónicas de su antecesor y puso en desventaja al brasileño. Su trayectoria terminó el 1 de abril de 1994 en San Marino.
