Le principal changement de la R24 par rapport à sa devancière était bien sûr le moteur. Renault décida en effet pour 2004 d'abandonner le moteur à V à 110° pour une ouverture de V plus conventionnelle, à 72°. Aérodynamiquement, la monoplace était très travaillée, avec l'apparition de nombreux petits appendices, disgracieux mais efficaces, sur les pontons. On pouvait noter également l'apparition de radiateurs pliés en forme de V, façon Sauber. Mais des solutions différentes pouvaient être choisies de chaque côté de la voiture, ce qui rendait le résultat plus propre que sur la monoplace suisse. Les flancs de la R24 étaient aussi courbés, comme s'enfonçant vers l'arrière de la voiture. Ces mêmes flancs disposaient d'ailleurs d'une ou deux ouvertures, pour un meilleur refroidissement.
La Renault se fit cette année particulièrement remarquée pour ses très bons départs, grâce à un excellent système électronique et à une répartition de charge à l'arrière qui garantissait une très bonne traction.
Malgré tout, Trulli, Alonso et Villeneuve se plaignirent d'une monoplace difficile à conduire, notamment dans les virages rapides. L'écurie tenta de remédier à ce problème en cours de saison, sans grand succès.
Au final, la saison 2004 fut plutôt décevante. S'il était clair que Ferrari était sur une autre planète, la marque au losange aurait dû accrocher la deuxième place au classement constructeur. Une fin de saison calamiteuse relégua l'équipe au 3ème rang, derrière BAR-Honda. Mais, la victoire de Trulli à Monaco avait quand même réussi à faire triompher cette monoplace, qui annonçait les deux plus belles années de l'histoire de Renault.