Den 25. september 2005 vandt Fernando Alonso sin første Formel 1-verdensmestertitel. Som 24-årig var han den yngste kører, der opnåede det (en rekord, der senere blev slået af Lewis Hamilton i 2008 og Sebastian Vettel i 2010). Alonso og Renault satte en stopper for Michael Schumacher og Ferraris dominans (tyskeren vandt fem verdensmesterskabstitler i træk).
Alonso sluttede på tredjepladsen ved Brasiliens GP, men vandt syv af de 19 løb det år, efter et 2004 uden sejr. Han havde vundet sit første Grand Prix i 2003 og blev den første spanier til at gøre det. Med Renaults R25 lykkedes det ham og hans Renault-holdkammerat Giancarlo Fisichella også at vinde konstruktørmesterskabet.
Alonso vandt titlen igen i 2006, men vandt aldrig mere verdensmesterskabet. Han kom meget tæt på i 2007 (et point efter Kimi Raikkonen), 2010 (fire point efter Sebastian Vettel), 2012 (tre point efter Vettel) og 2013. Det var de gyldne år for "Alonsomanía", hvor Formula blev den mest omtalte sport (efter fodbold) i det spanske samfund. Det hjalp, at det også blev sendt på gratis tv...
Alonso har ikke vundet et Grand Prix siden 2013, men i en alder af 44 år kæmper han stadig for det og ser 2026 som et mulighedernes år med de nye regler på plads og Adrian Neweys arbejde hos Aston Martin.