En 2002, toujours sous contrat de management avec Flavio Briatore, Trulli signe avec Renault F1 Team, l'écurie dont Flavio Briatore est le directeur sportif. À nouveau performant dans l'exercice des qualifications, il domine son jeune équipier Jenson Button et occupe souvent les troisième et quatrième lignes ; il brille moins en course, ce qui continue d'alimenter le débat sur son style de pilotage. Il termine cependant quatrième à Monaco et en Italie et se classe huitième du championnat, juste derrière son coéquipier.