Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Il 22 agosto, Eddie Jordan ha riferito che Senna avrebbe sostituito Nick Heidfeld per le restanti gare della stagione 2011. Il 24 agosto la Renault ha confermato tale affermazione. Si qualificò settimo per la sua prima gara con la squadra, la, e terminò tredicesimo dopo essersi scontrato con Jaime Alguersuari nella prima curva, per la quale Senna ricevette una penalità drive-through. Finì nono alla F1, segnando i suoi primi punti in Formula Uno. A Singapore, le vetture Renault hanno lottato con l'aderenza sul lento circuito di strada, con Senna che si è qualificato e ha finito quindicesimo, davanti al compagno di squadra Petrov. Senna finì sedicesimo in Giappone, tredicesimo in Corea e dodicesimo nella prima stagione, dopo essere stato costretto a cambiare le gomme in tarda gara. A Abu Dhabi.
, Senna ha nuovamente terminato sedicesimo dopo aver ricevuto una penalità drive-through per aver ignorato le bandiere blu e aver subito un fallimento KERS. Nell'ultima gara della stagione, la sua gara di casa in Brasile, Senna ha superato Petrov per la terza volta, partendo nono sulla griglia. Al decimo giro della gara, Senna fu coinvolto in una collisione con Michael Schumacher, per la quale Senna ricevette una penalità drive-through, e terminò la gara al 17 ° posto.