La saison 2009 s'annonce encore plus difficile. Les temps en essais privés d'intersaison sont bons mais plusieurs écuries cachaient leur jeu, comme Red Bull Racing et Brawn GP Formula One Team. La R29 n'est pas au niveau de ses rivales, de même que les monoplaces des autres grands constructeurs tels Ferrari, McLaren ou BMW Sauber. Alonso, comme au début 2008, doit se contenter à chaque Grand Prix de marquer au plus quelques points. Après les neuf premières épreuves de la saison, il pointe au neuvième rang avec onze points et n'est pas monté une fois sur le podium. Il perd une occasion de victoire en Hongrie où il prend la pole position au terme d'une séance marquée par le terrible accident de Felipe Massa. Le lendemain, il mène les onze premiers tours avant de s'arrêter au stand et perd sa roue avant-droite mal fixée, retournant au stand pour abandonner quelques tours plus tard. Il monte sur son unique podium de la saison en finissant troisième à Singapour. Il termine sa dernière saison avec Renault à la neuvième place du championnat en inscrivant la totalité des 26 points de Renault. Cette neuvième place est son plus mauvais classement depuis 2001.