Amb Jonathan Palmer havent-se retirat de la conducció a finals de 1989 i un nou company d'equip en Satoru Nakajima, Alesi sorprenentment es va convertir en el conductor principal de Tyrrell el 1990 pel que seria el seu primer any complet a les carreres de Gran Premi (abans de l'inici de la temporada de 1990, Alesi només va tenir 8 carreres en la Fórmula 1). En el primer esdeveniment, el Gran Premi dels Estats Units a Phoenix, va liderar durant 25 voltes davant d'Ayrton Senna amb un cotxe propulsat per un Ford V8 de client considerat molt inferior al V10 Honda en el McLaren de Senna, i també va repassar Senna després que el brasilera havia superat per primera vegada per prendre el lideratge. Segon lloc al Gran Premi de Mònaco
va seguir el segon lloc guanyat a Phoenix, i a mitjan temporada, els millors equips reclamaven els seus serveis el 1991. Va sorgir una situació confusa, amb Tyrrell, Williams i Ferrari tots afirmant haver signat el pilot en un període molt curt. Els resultats van disminuir durant la resta de la temporada de 1990, i Alesi va acabar novè en el campionat, amb 13 punts.