Ponadto w 2003 roku po raz pierwszy testował samochód Formuły 1: jesienią testował Renault R23 na torze Circuit de Catalunya, a kilka tygodni później wziął udział w sesji testowej zespołu Minardi samochodem Minardi PS03 na torze Autodromo di Vallelunga. Kovalainen na tych testach osiągał bardzo konkurencyjne czasy i podobno niewiele brakowało, aby w sezonie 2004 został kierowcą Minardi. Jednakże na 2004 rok Kovalainen podpisał kontrakt z Renault, w myśl którego miał być drugim kierowcą testowym zespołu.
W roku 2004 kontynuował uczestnictwo w World Series by Nissan, przenosząc się jednak do zespołu Pons Racing. Fin zdobył wówczas tytuł mistrzowski, wygrywając 6 wyścigów, zdobywając 10 pole positions, 11 podiów, 8 najszybszych okrążeń, 176 punktów i będąc lepszym od takich kierowców, jak Tiago Monteiro, Enrique Bernoldi czy Narain Karthikeyan. Jako członek programu Renault Driver Development Kovalainen odbywał sesje testowe z Mild Seven Renault F1 Team i pomagał przy rozwoju Renault R24.