Sa première performance significative en plein air est établie le juin 2013 lors du meeting ligue de diamant de la Prefontaine Classic, à Eugene, où il réalise la meilleure performance mondiale de l'année avec . Battu par Raphael Holzdeppe au Golden Gala de Rome ( contre ), Renaud Lavillenie remporte fin juin le concours de la perche des championnats d'Europe par équipes, à Gateshead, en franchissant . Éliminé prématurément du meeting de Lausanne en échouant à trois reprises à une hauteur de , il renoue avec la victoire moins d'une semaine plus tard, le 6 juillet, en remportant pour la cinquième année consécutive le meeting Areva, avec un saut à . Le 14 juillet, au Stade Charléty de Paris, il décroche son troisième titre de champion de France, égalant à cette occasion avec un saut à la meilleure performance de l'année qu'il détenait. Il remporte par la suite le meeting Herculis de Monaco en effaçant . Le 27 juillet, lors du meeting de Londres se déroulant au Stade olympique, Renaud Lavillenie remporte le concours en franchissant une barre à , améliorant du même coup d'un centimètre son propre record de France.