Zu Beginn der Saison 2009 hatte Renault erneut einen großen Entwicklungsrückstand und war nicht in der Lage mit der Spitze mitzuhalten. Leicht betankt schaffte Alonso in China aber immerhin den Sprung in die erste Startreihe, beendete das Regenrennen jedoch außerhalb der Punkte auf dem neunten Rang. Allerdings erreichte er auch einige relativ gute Ergebnisse wie zum Beispiel den fünften Platz beim Großen Preis von Spanien. Ebenfalls beachtlich war der siebte Platz am Nürburgring, wo er im Rennen insgesamt elf Mal die jeweils schnellste Rennrunde fuhr. Beim Qualifying von Ungarn sicherte Alonso sich zum 18. Mal in seiner Karriere und zum ersten Mal seit September 2007 die Pole-Position. Im Rennen hatte er ab der fünften Runde ein Problem mit der Benzinpumpe. Anschließend missglückte auch noch ein Boxenstopp und er verlor ein Rad, das nicht richtig befestigt worden war. Alonso schaffte es zwar zurück an die Box, musste jedoch mit der defekten Benzinpumpe das Rennen vorzeitig aufgeben. Wegen des Vorfalls mit dem verlorenen Rad wurde Renault von den Rennkommissaren für das nächste Rennen in Valencia gesperrt, jedoch wurde die Sperre in einer Berufungsverhandlung wieder aufgehoben und in eine Geldstrafe umgewandelt.