Kovalainen je bil član programa za razvoj dirkačev (RDD), ki ga organizira Renault od leta 2002 (F1). V sezoni 2007 Formule 1 je dirkal za moštvo Renault skupaj z Italijanom Giancarlom Fisichello. Po nekoliko slabšem začetku se je v drugem delu sezone vidneje izboljša in na dežni dirki za Veliko nagrado Japonske je z drugim mestom dosegel daleč najboljši rezultat kariere. Skupno je dosegel trideset točk in zasedel sedmo mesto v dirkaškem prvenstvu. Za sezono 2008 je podpisal pogodbo za McLaren-Mercedes. V ekipi je zapolnil prost dirkaški sedež po odhodu Alonsa v Renault.