В русской службе находился с 1702 г. и был принят в неё по договору, заключенному с ним Паткулем и князем Г. Ф. Долгоруковым. В 1703 г. был драгунским полковником и 7 июля 1703 г. участвовал в разбитии шведского генерала Крониорта, командовал полком своего имени и был, при основании Петербурга, назначен первым его комендантом. В 1704 г. он был уже генерал-майором. В мае этого года, когда шведский генерал Шлиппенбах, стоявший с тремя полками у Ревеля, мог ещё подать осажденным в Нарве и Дерпте помощь, Петр Великий отрядил Ренне против него: Шлиппенбах был совершенно разбит и войско его частью взято в плен, а частью рассеяно.
В 1705 г. Ренне находился в Польше и в Курляндии и в том же году уже имел чин генерал-поручика по кавалерии. В 1706 г. принимал деятельное участие в военных действиях. 2 октября этого года 3000-й авангард армии князя А. Д. Меншикова, под начальством Ренне, напал на 13000-й отряд графа Потоцкого в Виндаве (Польша) и обратил его в бегство. 3 июля 1708 г. участвовал в неудачном для русских сражении при Головчине, против войск Карла XII и 6 июля участвовал в военном совете в Шилове. В 1709 г., 10 февраля, обратил в бегство Карла XII с его отрядом, разбив его нападение при Краснокутске своим отрядом в 10 драгунских полков, причем Карл XII едва не был взят в плен. 12 апреля на небольшой отряд Ренне, состоявший из нескольких драгунских полков, напал отряд шведского генерала Круза из 4000 драгун и нескольких тысяч запорожцев, но Ренне отбил это нападение и прогнал неприятеля за Ворсклу.
В день Полтавского боя, 27 июня, генерал-лейтенант Ренне, по плану Петра Великого, должен был командовать всем левым крылом русских войск. Утром этого дня, перед рассветом, шведы бросились на русскую конницу со страшной «фурией» и овладели двумя редутами, которые ещё не были окончательно отделаны. Ренне при этом был ранен и должен был сдать начальство генералу Боуру, но после боя награждён был (10 июля) чином полного генерала от кавалерии.
В 1711 г. был в Риге, откуда отправлен был, в феврале, в Польшу. Во время Прутского похода был одним из видных сотрудников Петра. Когда, в конце июня 1711 г., царь дошел до Днестра, и военный совет решил было, что тут необходимо ожидать турок, Ренне, пользовавшийся издавна доверием Петра, встал с места и один оспорил общее мнение, доказав, что в союзных землях (Молдавии и Валахии) нечего опасаться за продовольствие, и что его можно получить и от неприятеля. Смелое предложение Ренне понравилось Петру, — и он двинулся к Пруту, послав Ренне с бригадиром Лукой Чириковым в Валахию с целью захватить провиантские запасы турецкой армии, причем ему даны были универсалы, возбуждавшие Валахов к восстанию. Ренне и Чириков должны были идти к Браилову и, овладевши запасами, возвратиться к Галацу, где назначено было соединение их с главной армией. Ренне с Чириковым отправились 30 июня, а главная армия Петра перешла Прут и шла в назначенном направлении до 7 июля, несмотря на известие, что хан перешел реку сзади. 7 июля генерал Янус, шедший впереди войска, дал знать, что визирь стоит у р. Прута, и что янычары уже переправляются через реку. Тогда Петр послал указ Янусу, чтобы он отступал для соединения с главной армией, а Ренне приказал, чтобы он, также немедленно, шел назад, захватив с собой провиант, сколько мог собрать.
Ренне, по прибытии в Яссы, отправился с 5000 драгун по течению р. Серета, быстро и благополучно прошел до Дуная и 12 июля, в день заключения мирного договора между Россией и Турцией в лагере при р. Пруте, с отрядом своим в 5600 драгун и небольшим количеством иррегулярной конницы, подошел к Браилову, атаковал его предместья и овладел ими, а в ночь с 13 на 14 атаковал турецкие ретраншементы вокруг Браиловского замка. Сражение продолжаюсь с 10 часов вечера в течение всей ночи, и после упорного сопротивления неприятель должен был уйти в замок и сдать Браилов на капитуляцию. В своем письме к Петру Ренне писал, что он Браиловский замок «на акорд получил 14 числа с таким договором, что Дауд-паша со всеми его людьми (кроме его персоны) имеет без ружья и экипажа выступить. И по тому договору оные Турки так и учинили. и 17 числа при отступлении от помянутого Браила паки паша Дауд призван и оный город ему вручен с пушками и что в оном было». затем «прислан к нему, Рену, наша от визиря для безопасного конвоя, с которым по возможности в скорости следовать будет на Яссы и сообщатися с главной армией».
В благодарность за победу («за его добрый поступок в большой войне», по выражению Петра) Петр наградил Ренне орденом св. Андрея Первозванного (25 июля 1711 г.. орден послан 26 декабря). Пробыв затем в Польше, Ренне с конца 1711 г. по 1715 г. командовал дивизией на Украине, живя в Киеве, в июне 1716 г. послан был в Польшу для усмирения конфедератов, но вскоре умер — 29 декабря 1716 г. О поведении его князь Г. Ф. Долгоруков писал царю, что «Рен, вошед в Польшу, лучших и богатых маю не всех для своего интересу освободил от обязанности содержать русское войско, и всю тягость на бедную шляхту возложил. шляхта жаловалась мне, я много раз писал Рену, он отвечал, что Поляки говорят неправду, а теперь, после его смерти, генерал Вейсбах, по письму моему, прислал длинную роспись всем этим освобождениям. изволите, государь, высокомилостиво рассудить, как было такому знатному и заслуженному генералу не поверить».
Ренне был женат на Анне-Люции де Преен, обер-гофмейстерине герцогини Курляндской (впоследствии императрицы) Анны Иоанновны. Кроме ордена Андрея Первозванного он имел ордена: Польский Белого Орла и Прусский de la G?n?rosit?. Имея вес в Курляндском обществе, Ренне составил там около 1711 г. партию, которая сочувствовала стремлению князя А. Д. Меншикова занять престол Курляндского герцогства.
Кавалер ордена Св. Андрея Первозванного (25 июля 1711 года).