W sezonie 2002 Trulli stał się zawodnikiem Renault, gdzie partnerował Jensonowi Buttonowi, którego na ogół wyprzedzał w kwalifikacjach i któremu na ogół ulegał w wyścigach. Gdy rok później Button odszedł, Trulli pozostał, otrzymawszy za partnera Fernando Alonso. Zespół Renault w sezonie 2003 dysponował dobrym samochodem, który dał Alonso triumf w Grand Prix Węgier. Trulli nie był w stanie mu dorównać, zajmując jedynie miejsce na podium w Niemczech. Następny sezon przyniósł jednakże znaczną poprawę postawy Włocha. W pierwszej połowie sezonu 2004 to Trulli był lepszym z pary kierowców Renault, regularnie zdobywając punkty (łącznie w sezonie zdobył ich 46 co dało mu 6. miejsce), a w GP Monako odniósł pierwsze zwycięstwo.