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O novo carro Renault R29 não atendeu às expectativas de Alonso no início do ano, depois de ter apresentado um desempenho ruim nos testes de inverno, apesar do fato de não haver grandes problemas de confiabilidade. Pelo segundo ano consecutivo, Nelsinho Piquet seria seu companheiro de equipe. Alonso levou seu único pódio de 2009 em Cingapura. Na Hungria, conseguiu sua única pole position da temporada - última prova disputada por Nelsinho Piquet na Fórmula 1. Após a última corrida pela equipe, Alonso prestou homenagem à Renault, dizendo que queria "agradecer a toda a equipe por tudo o que conseguimos juntos", principalmente os títulos do campeonato mundial de 2005 e 2006. Ele terminou em nono na classificação geral dos pilotos, marcando todos os 26 pontos da Renault durante a temporada. Como resultado, a Renault só terminou em oitavo nos construtores à frente de outros dois times, Force India e Toro Rosso.