Sainz siirtyi Renaultille vuoden 2017 Yhdysvaltojen Grand Prix -kilpailusta alkaen.
Kvyat palasi Toro Rosson vanhaan paikkaansa. Sainz pääsi ensimmäisessä Renault-kilpailussa seitsemänneksi ja päihitti Nico Hülkenbergin. Jolyon Palmer ei onnistunut siinä, vaikka se ei merkinnyt mitään, sillä Hülkenberg päätti olla tekemättä kierroksia Q2:ssa, koska hän joutui kärsimään seuraamuksista. Seuraavaan kilpailuun Meksikossa suoritus oli vähemmän vaikuttava. Hän sijoittui yhdeksänneksi, kolme ja puoli kymmenesosaa Hülkenbergin jälkeen kahdeksanneksi, ja aloitti kilpailun seitsemännellä sijalla Ricciardon moottorin rangaistusten jälkeen. Ensimmäisen kierroksen jälkeen hän oli viidennellä sijalla Hülkenbergin jälkeen, kun mestaruuskilpailijat Vettel ja Hamilton törmäsivät kilpailun alussa. Sainz kuitenkin pyöri korkean nopeuden radan osassa, ja renkaat olivat litteät, ja hänet pakotettiin pitkiin ja hän tuli 19. sijalle, kun Lewis Hamiltonin vahingoittunut ja viivästynyt Mercedes oli takana. Hän pysyi kentän perällä kunnes hän vetäytyi kilpailusta ohjausongelmista. Hän ei päätynyt pisteisiin loppu kauden.