2009 blieb Piquet bei Renault in der Formel 1 und bildete erneut ein Fahrerduo mit Alonso. Nachdem Piquet bei den ersten zehn Rennen keine Punkte geholt hatte und ein zehnter Platz sein bestes Resultat gewesen war, während Alonso fünfmal in die Punkteränge gefahren war und eine Pole-Position erzielt hatte, wurde er nach dem Großen Preis von Ungarn mit sofortiger Wirkung entlassen und durch Romain Grosjean ersetzt. Als Grund für die Trennung gab Renault Piquets enttäuschende fahrerische Leistungen an. Piquet lag am Saisonende auf dem 21. Gesamtrang. Für die Formel-1-Saison 2010 fand Piquet kein Cockpit. Er gab später bekannt, mit Force India über ein Cockpit verhandelt zu haben.