2023年に22戦21勝という記録的な大勝を挙げたレッドブルは、2024年シーズンにチャレンジングなエアロコンセプトを持つRB20をデビューさせた。マシンのベースは前年のRB19を正常進化させたものだが、そのフォルムは大きく異なる。フロントノーズはウイング最下段フラップまで接続され、サイドポンツーンのエアインレットは極限まで小型化。代わりにモノコックやコクピットサイドにインテークが設けられた。特徴的なのはマシンリヤ部で、エンジンカバー上部に大きな左右の張り出しを持ち、サイドポンツーンのダウンウォッシュ部分と空気流を切り分けた通称「キャノンデッキ」となった。サイドポンツーン上面と側面、および下面、そしてリヤウイングへの気流を３つに分けるというエアロコンセプトは、ポンツーン全体が小型化したことと合わせて、R20をこれまでとはまったく違うマシンと印象付けるものだ。

前年の実績に頼らず、あえて挑戦的なコンセプトとフォルムを作り出したアイドリアン・ニューウェイは「RB20はメカニカル、ビークルダイナミクス、エアロダイナミクスなどすべての面で改良を施したマシン」とコメントしており、「常にライバルに対して優位に立つためには、一瞬も立ち止まってはならない」と付け加えている。

このRB20のポテンシャルの高さは、シーズン序盤から前半にかけての結果が証明した。開幕戦と第2戦でレッドブルは１-２フィニッシュ。第3戦は思わぬマシントラブルでマックス・フェルスタッペンがリタイアとなったが、第10戦までにフェルスタッペンは７勝を挙げて王者の貫禄を示した。このシーズンから4月開催となった第4戦日本GPでもフェルスタッペンは勝利し、セルジオ・ペレスが2位とHondaの地元グランプリで１-２フィニッシュを成し遂げ、日本のファンは大いに盛り上がった。シーズン序盤で３度目の１-２フィニッシュをマークしたが、これ以降その快挙を見ることはなかった。

しかし、F1マシンはシーズン中のアップデートの成否が大きく勝負に影響する。レッドブルは、ライバルがアップデートを重ねて競争力を上げていくなかで、アップデートで逆にエアロバランスを崩し、セッティングのスイートスポットがとても狭くなり、ピーキーな挙動が顔を出していった。それでもフェルスタッペンは高いドライビング技術で対応したが、ペレスは中盤以降不振が続き、相対的に競争力を失っていった。

RB20に搭載されたパワーユニットはHonda RBPTH002とネーミングされ、Honda・レーシング(HRC)が製造とメンテナンスを行う。2022年のホモロゲーションをもってスペックフリーズ（開発凍結）されているため、ポテンシャルを上げる開発や改良はできないが、信頼性を突き詰めることで限界性能を引き上げる作業や、コースやドライビングよって最適な制御を詰める作業によって、実走でのパフォーマンス向上は可能。HRCは、前年に起きた不具合の修正と信頼性をブラッシュアップしてHonda RBPTH002を仕上げた。

HRCにとって予想外だったのは、マシンの底打ちによる突き上げによってパワーユニットが大きなダメージを負うことが頻発したことだ。走行中に高めの縁石に乗り上げたり、コースアウトする際に縁石などを乗り越えた際にその現象が発生した。そのため、ペレス車は第12戦イギリスGPで、フェルスタッペン車は第14戦ベルギーGPで年間使用規定数を超える５基目のICE（内燃エンジン）を投入。ペナルティを課されるとともに、シーズン後半から終盤にかけての不安要素となってしまった。フェルスタッペンは第21戦ブラジルGPでも６基目となるICEに交換し、レースではペナルティにより決勝17番手スタートとなったが、悪天候による波乱のレースを制しタイトル連覇に大きく前進している。

シーズン後半はライバルとの接戦や劣勢となる戦いが多く、第10戦以降優勝からは遠ざかってしまう。第13戦ハンガリーGP以降ボディワークも大きく変更を加えるなど、マシン開発の伸びしろに悩み続ける一面も見せた。しかし、序盤から前半戦での貯金を活かし、レース巧者ぶりを発揮してポイントを重ねたフェルスタッペンは、第22戦ラスベガスGPで4年連続ワールドチャンピオンの座を確定した。2024年の年間９勝、後半戦劣勢は予想外で、レッドブルの圧倒的優位の時代は終わったようだった。それを象徴するように、レッドブルはコンストラクターズランキング3位に終わり、目標だったダブルタイトル連覇は逃している。