Con Jonathan Palmer che si ritirò dalla guida alla fine del 1989 e un nuovo compagno di squadra in Satoru Nakajima, Alesi divenne sorprendentemente il pilota principale della Tyrrell nel 1990 per quello che sarebbe stato il suo primo anno completo in gare di Gran Premio (prima dell'inizio della stagione 1990, Alesi aveva solo 8 gare in Formula Uno). Al primo evento, il Gran Premio degli Stati Uniti a Phoenix, ha guidato per 25 giri davanti ad Ayrton Senna con un'auto alimentata da una Ford V8 del cliente considerata molto inferiore alla V10 Honda nella McLaren di Senna, e ha anche superato di nuovo Senna dopo che il brasiliano aveva superato per la prima volta per il vantaggio. Secondo posto nel Gran Premio di Monaco
seguita dal secondo posto ottenuto a Phoenix, e a metà stagione, le squadre di alto livello chiedevano i suoi servizi nel 1991. E' scoppiata una situazione confusa, con Tyrrell, Williams e Ferrari che sostenevano di aver firmato il pilota in un periodo molto breve. I risultati diminuirono durante il resto della stagione 1990, e Alesi terminò nono nel campionato, con 13 punti.