。2015年12月4日、ロータスF1チームはルノーによる買収が確定する。そのため2016年シーズンからはルノーのワークスチームとして活動することになる。マレーシアGPで10位初入賞を果たしたが入賞はこの1回のみであった。2017年もルノーに残留するが、この年も苦戦が続き、シンガポールGP直前にルノーは来シーズンパーマーに変わってカルロス・サインツの獲得を発表。パーマーは来シーズンルノーのシートを失うことが確定してしまう。直後のシンガポールGPで6位に入りシーズン初入賞を果たしたが、日本GPを最後にチームを離脱。サインツの加入が予定より早まることとなった。