Con il divorzio di Alonso dalla McLaren, la Renault ha sfruttato l'occasione e il 10 dicembre 2007 ha annunciato il ritorno del bi-campione del mondo nella squadra per la stagione 2008, dopo un lungo tira e molla che ha visto il pilota spagnolo molto vicino alla Red Bull. All'asturiano, che ha firmato per un anno, viene affiancato il debuttante Nelson Piquet Jr.. Alonso, nonostante la bassa competitività della monoposto francese, ha dimostrato alla Renault la bontà della scelta di riassumerlo. Infatti ottiene un 4º posto già nella prima gara stagionale nel Gran Premio d'Australia, superando Kovalainen (nel frattempo passato alla McLaren) a due giri dalla fine. Mentre è andata peggio a Piquet, per lui un ritiro a metà della gara. Poi si prosegue in Malesia con l'ottavo posto di Alonso e l'undicesimo di Piquet e in Bahrein con lo spagnolo 10º e il brasiliano ritirato. In Spagna, terra di Alonso, le cose vanno meglio per il team francese. L'asturiano si classifica 2º nelle qualifiche, dietro a Räikkönen con circa 6 giri in meno rispetto alla Ferrari. In gara, saldamente 3º davanti a Lewis Hamilton, il motore della Renault cede. L'altro pilota del team si ritira già al 6º giro per incidente. Sul finire della stagione, Alonso ritrova competitività e vince 2 volte di fila (a Singapore e in Giappone). Queste rimangono, ad oggi, le ultime vittorie del team in Formula 1, che chiude l'annata al 4º posto nel mondiale costruttori.