Remplacé par Michele Alboreto chez Ferrari, Tambay parvient à signer chez Renault pour la saison 1984, peu après le dernier Grand Prix de la saison 1983, et trouve comme coéquipier Derek Warwick. Il prouve sa rapidité avec la Renault RE50 en réalisant le meilleur temps lors des essais de pré-saison au Castellet. Dans l'écurie vice-championne en titre, Tambay s'attend à rivaliser avec les meilleurs, mais devra bien vite revoir ses objectifs à la baisse, la faute à une monoplace peu fiable. Au premier Grand Prix, au Brésil, Tambay se trouve en lutte pour le podium durant toute la course, mais doit finalement échouer à la cinquième position, après être arrivé en panne d'essence.