Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Mindful af hvor meget Alonso havde overgået ham i, Trulli forbedret markant det næste år. I den første halvdel af sæsonen var han den bedste af de to Renault-kørere, der løbende optog point og podier. I Monaco vandt han endelig sin eneste sejr efter en strålende præstation fra pole position. Efter at have præsteret så godt, var italieneren ivrig efter at holde fast i holdet i 2005, men hans forhold til holdchefen Briatore blev surt. En fejl i det sidste hjørne, der gjorde det muligt for Ferraris Rubens Barrichello at komme på podiet i Frankrig
Det gjorde holdet rasende, og fra da af var hans dage med den franske producent talte. Han scorede ingen point efter det franske Grand Prix og var konsekvent ude af tempoet under løbene. Han beskyldte senere holdet for at favorisere Alonso, men årsagerne til, at hans 2004 sæson forværredes, er aldrig blevet korrekt identificeret. Han blev fyret tre løb før slutningen af sæsonen og erstattet af verdensmester Jacques Villeneuve, på trods af at føre sin holdkammerat i mesterskabet på det tidspunkt. Trulli havde allerede accepteret at køre for Toyota i 2005, og hans tidlige udgang fra Renault tillod ham at tage sin nye plads i de sidste to løb i 2004-sæsonen, hvor han erstattede Ricardo Zonta.