Magnussen est officialisé chez Renault F1 Team où il remplace Pastor Maldonado dont le contrat a été rompu plus tôt dans la semaine faute d'apport de budget. Après trois courses compliquées, il inscrit ses premiers points pour l'écurie au Grand Prix de Russie qu'il termine à la septième place et lui permet d'être élu pilote du jour. Il sort indemne d'un violent accident lors du Grand Prix de Belgique où il part en tête-à-queue à la sortie du Raidillon de l'Eau Rouge et provoque l'interruption de la course sur drapeau rouge. À Singapour, grâce à un bon choix de pneus, il inscrit le point de la dixième place. Il se classe seizième du championnat avec sept points tandis que son équipier Jolyon Palmer finit dix-huitième avec une seule unité.