Nachdem Senna für die Saison 2011 zunächst kein Stammcockpit erhalten hatte, wurde er Testfahrer bei Renault. In dieser Funktion nahm er an einem Freitagstraining in Ungarn teil. Zum nachfolgenden Grand Prix in Belgien löste er schließlich Nick Heidfeld als Einsatzfahrer ab. Bereits in seinem zweiten Rennen in Italien erzielte er als Neunter seine ersten und in dieser Saison einzigen Punkte in der Formel 1. Am Saisonende lag er auf dem 18. Platz in der Weltmeisterschaft.