Värvningen av Sirotkin innebär att Williams ställer upp med den yngsta förarbesättningen i årets F1-säsong.
Kvar i Williams finns den 19-årige kanadensaren Lance Stroll.
– Jag är säker på att Lance och Sergej kan ge mest poäng till stallet, säger ställföreträdande stallchefen Claire Williams.
– Williams filosofi har alltid varit att stödja och utveckla unga talanger och där passar Sergej in.
Williams ger också 33-åriga polacken Robert Kubica, som fick en allvarlig armskada i en formel 1-krasch 2011, chansen som reservförare.
Sport
16.1.2018
Ung ryss ersätter Massa i Williams
När Felipe Massa, 36, pensionerat sig från formel 1 ersätter Williams brasilianaren med den 22-åriga ryssen Sergej Sirotkin.