Le , Renault confirme l'arrivée de Carlos Sainz Jr. pour remplacer Palmer en 2018. Moins d'un mois après l'annonce, le , Palmer annonce sur sa page Instagram que le Grand Prix du Japon sera sa dernière course avec l'équipe. Confirmé par Renault le même jour, Carlos Sainz Jr. remplace le Britannique dès le Grand Prix automobile des États-Unis 2017. Pour sa première course chez Renault, il termine septième. L'écurie se classe sixième du championnat des constructeurs avec .