Rimasto senza un volante per il 2004, Villeneuve fu inattivo per gran parte della stagione. A fine giugno tornò a pilotare una vettura di Formula 1 per la prima volta dopo otto mesi, partecipando al Festival di Goodwood alla guida della Ferrari 312 T4 utilizzata dal padre nel 1979. Nel frattempo cercò di mantenere la forma fisica praticando vari sport, quali il calcio e l'hockey. A settembre venne reso ufficiale il suo rientro nella massima serie: dopo il licenziamento di Jarno Trulli dalla Renault, Briatore contattò il canadese offrendogli la possibilità di disputare gli ultimi tre Gran Premi dell'anno. Contemporaneamente la Sauber diffuse un comunicato in cui rese noto il suo ingaggio con un contratto biennale a partire da novembre. Dopo aver svolto alcuni test a Silverstone, Villeneuve fece il proprio esordio stagionale in Cina, ma non ottenne buoni risultati anche a causa di una condizione fisica non ottimale e di difficoltà di adattamento alla vettura.