Después de renunciar a su puesto en Minardi para la temporada de 2002, Alonso ascendió en su carrera al fichar por el Equipo de F1 de Renault para poder mejorar sus conocimientos y experiencia con un equipo fuerte. Su ritmo, lo prometedor de su carrera y sus opiniones técnicas le valieron una plaza en el equipo para el 2003.

Alonso en su segunda temporada completa en la Fórmula 1 pasa a conducir por primera vez en un equipo puntero, su objetivo de subir al podio se ha cumplido con creces. Si el hombre record de la F1 es Michael Schumacher, se puede decir que Alonso es quien está en mejor disposición para arrebatarle ese honor. En esta temporada 2003, Alonso se ha convertido en el piloto más joven de la historia en ganar un Gran Premio, conseguir una "pole" y en hacer una vuelta rápida en carrera. Su campaña ha sido sorprendente, superando a un compañero de equipo como Trulli que pasa por ser uno de los más rápidos pilotos de la F1. Sólo la fragilidad de los motores Renault le han impedido conseguir mejores resultados aún.

El 2004 empezó también bastante bien para el asturiano, ya que finalizó tercero la primera carrera en Melbourne. Sin embargo, Alonso tuvo que esperar hasta mediada la temporada para volver a subir al podio con su excelente segundo puesto en Magny Cours. Después llegarían dos podios consecutivos en Hockenheim y Hungría, pero Alonso no fue capaz de sumar ninguna victoria en el 2004.

Ell 2005 fue una temporada de excelentes resutatdos para el piloto español, quien además de conseguir su primer campeonato mundial abatió el record del piloto campeón más joven de esta categoría quien anteriormente lo poseía Emerson Fittipaldi. En el 2005 logró obtener 7 victorias que le dieron el título mundial.

Alonso conseguiría su segundo título en el 2006, no sin antes luchar en una de las más cerradas disputas para obtenerr el título para esa temporada ante el piloto alemán Michael Schumacher . Todo se definió en la última carrera.

En 2007 se unió a la escudería McClaren, con la cual firmó contrato durante el 2006. Este cambió buscaba mantenerlo en la cima del evento automovilístico, pero le trajo mucho más problemas al darse cuenta que su compañero de equipo era su rival directo. El joven británico Lewis Hamilton, demostró su gran talento al volante causando revuelo en las decisiones de la escudería, quienes pasaron a segundo plano el piloto español ganador del campeonato anterior. Esto provocó el regreso de Alonso a las filas de la escudería Renault, dónde obtuvo sus mayores triunfos y donde pretende afianzarse para la temporada 2008.

En una gran lucha por el título 2007, Fernándo Alonso, logró un tercer lugar a muy pocos puntos de su compañero, quien se llevó la segunda posición.