Natural do Rio de Janeiro, Renato Augusto foi formado nas categorias de base do Flamengo e fez sua estreia profissional em 2005, justamente em um jogo contra o Corinthians. No time carioca, teve um bom início de carreira e apareceu para o futebol como um promissor meia.

Com apenas 20 anos, foi negociado por 25 milhões de euros com o Bayer Leverkusen. Permaneceu no futebol alemão por 5 temporadas, onde teve boas temporadas, sendo inclusive convocado para a Seleção Brasileira. No entanto as constantes lesões atrapalharam seu desempenho e o meia resolveu retornar ao Brasil.

Logo após o fim do Mundial de Clubes, foi contratado pelo Corinthians por 9,5 milhões de reais. Assinou um contrato de quatro anos e, com camisa corintiana, o meia luta para conseguir se livrar das lesões, emplacar uma sequência de jogos e se firmar como peça fundamental da equipe.

Após uma série de lesões em 2013, Renato Augusto fez uma grande temporada em 2014 e foi melhor ainda em 2015, quando foi eleito o Bola de Ouro, e o melhor jogador do Campeonato Brasileiro.

No início de 2016, Renato Augusto deixou o Corinthians após uma oferta de salário quatro vezes maior para atuar no futebol chinês. O meio-campista seguiu para o Beijing Guoan.

Em 2021, o Corinthians anunciou o retorno de Renato Augusto em julho. O jogador rescindiu com o clube chinês, que por conta da pandemia do coronavírus encontrou dificuldades para manter os pagamentos de salários, e voltou para o Timão. Seu vínculo atual é até dezembro de 2023.