2005

Giancarlo Fisichella lett Alonso csapattársa a Renault-nál, aki megnyerte a szezon első futamát Ausztráliában. Ezt követően a spanyol három futamot nyert sorozatban és ezzel biztos vezetésre tett szert a világbajnoki pontversenyben. A szezon során egyedül Kimi Räikkönen került a legközelebb Alonsohoz, ám a McLaren megbízhatósági problémái miatt sosem alakult ki igazán éles csata kettejük között sem a világbajnoki pontversenyben, sem pedig a versenypályán. Räikkönen két alkalommal is Alonso elől esett ki a versenyből (Nürburgring, Hockenheim) és számos alkalommal kellett motorhiba miatt a mezőny közepéről indulnia. Alonso a szezon során a megbízható, egyenletes, kockázatot kerülő versenyzési taktikát követte. Sokszor nem törekedett a futamgyőzelemre, hanem inkább a biztos célba érkezésre és pontszerzésre koncentrált, nem kockáztatott.

A Kínai Nagydíjon a Renault a csapatvilágbajnoki címet is bebiztosította Alonso futamgyőzelmével és Fisichella "hátvédmunkájával".

A 2005-ös szezont követően Alonso számos kitüntetésben részesült, hazájában még az "Asztúria Hercege-díjat" is megkapta. Megállíthatatlanul végigsöpört, nemcsak Spanyolországban, az egész világon a Alonsománia.

2005. december 19-én Alonso bejelentette, hogy 2007-től a McLaren-Mercedesnél folytatja Forma-1-es pályafutását.

ALONSO:

"2003-ban néhány versenyhelyszínen - pl. a Hungaroringen, vagy Monacóban, nagyon versenyképesek voltunk, más helyszíneken viszont nagyon nem. 2004-ben a szezon elején nagyon versenyképesek voltunk, a második felében viszont elveszítettük a bajnokságot. Úgy tűnt, 2005-ben végre mi lehetünk a legjobbak. Reális elvárás volt, hogy befejezzük a versenyeket, mert tudtuk: ha célba érünk, a lehető legjobb pozícióba kerülünk. Most voltunk a legideálisabb helyzetben, hogy megnyerjük a világbajnokságot. És meg is tettük, ami fantsztikus érzés. Azt hiszem, vezetni a világbajnoki pontversenyt a Forma 1-ben, minden pilóta álma, és én ezt elértem 24 évesen!"

2006

A szezon elején úgy tűnt, Alonso simán megvédi címét: az első kilenc nagydíjból hatot megnyert, négyet zsinórban, így a szezon felénél 25 ponttal vezetett Michael Schumacher előtt, de a Michelin visszaesése, ezzel párhuzamosan a Bridgestone, a Ferrari és Michael Schumacher feltámadása, illetve az FIA döntései megakasztották menetelését. Pontelőnyével jól gazdálkodotott, a szeptember 8-i Olasz GP-ig megőrzött tizenkettőt, bár győznie június közepe óta nem sikerült.

Monzában aztán egy igen vitatható büntetés miatt csak tizedikként indulhatott, kijelentette: a Forma 1-et nem tekinti többé sportnak. Másnap felküzdötte magát harmadiknak, de a Renault-motor tönkrement, az előny mindössze két pontra csökkent.
Bármennyire is panaszkodott, lelkileg nem gyengítette el a monzai hétvége, Kínában uralta az edzéseket, a versenyt is, míg egy rossz gumiválasztás miatt elveszítette a győzelmet és a maradék kétpontos előnyt is: Schumacher több szezonbeli győzelme miatt pontegyenlőséggel átvette a vezetést a tabellán.

Az utolsó előtti, Japán GP-n már nem is Alonso volt az esélyes, úgy tűnt, lelkileg kikészült: az egyik spanyol lapban szabotázzsal vádolta a Renault és saját csapattársát. A Ferrarik Szuzukában nagyon fölényesen nyerték az időmérőt, Alonso csak az 5. legjobb időt tudta elérni. Nyilatkozataiból úgy tűnt, lemondott a futamgyőzelemről, hiszen a Ferrarik ellen esélye sincs. A rajt után mégis hamar előre küzdötte magát másodiknak Schumacher mögé, és nyomás alatt tartotta a hétszeres bajnokot. A 37. körben kitartásának meglett az eredménye, bár inkább a szerencse, és nem az ő érdeme, hogy a német Ferrarijának motorja hat szezonnyi hibátlanság után épp akkor romlott el újra. Alonso győzött, ugyanolyan váratlanul, mint Schumacher Kínában, és megint 10 ponttal vezetett.
Brazíliában csak egyetlen pont kellett a címvédéshez, visszafogott, profi vezetéssel szerzett nyolcat, így a Forma-1 történetének legfiatalabb kétszeres győztes is ő lett - épp Michael Schumacher rekordját döntötte meg, aki 1995-ben 26 évesen és szűk kilenc hónaposan duplázott. Alonsonak elég volt 25 év és három hónap.

ALONSO:

"25 éves vagyok, két bajnokságot nyertem zsinórban, és két konstruktőrit is. Öt év után ez volt az utolsó versenyem a Renault-nál, ezért fantasztikus ekkora sikerekkel befejezni ezt az együttműködést. Ezeket az emlékeket örökre elviszem magammal, mert az ember nem is álmodik, meg sem próbál álmodni egy ilyen versenyről, hiszen ez mindig több annál, mint amennyit vár. 2006-ban sok leckét megtanultam: azt, hogy mindig sportszerűen kell játszani, hogy teljes erőbedobással kell dolgozni, és folyamatosan fenn kell tartani a koncentrációt és a győzni akarást. Büszke vagyok arra is, hogy versenyezhettem Michael ellen. Mindig is azt mondtam, hogy értékesebb a világbajnokság, amíg Michaelt kell legyőzni érte, ezért megtiszteltetés volt, hogy én lehettem a világbajnok pályafutásának utolsó két évében, azt hiszem, ezek a címek többet fognak jelenteni az összesnél, amit esetleg a jövőben még szerzek. Rendkívül szoros volt a küzdelem, és jó volt harcolni ellene. Mindannyian a legjobbakat kívánjuk neki az új életéhez, a családja körében. Öröm volt versenyezni vele."