Filha de Renato Vasconcellos e Fernanda Fernandes, Renata estudou no Colégio Santo Agostinho e formou-se em Comunicação Social pela PUC-RJ. Iniciou sua carreira na televisão em 1996, na Globo News, como apresentadora do turno vespertino do telejornal Em Cima da Hora, junto com Eduardo Grillo. Antes de ser aprovada no concurso que selecionou a equipe pioneira que fundou o canal de notícias, fez estágio em uma agência de publicidade e trabalhos como modelo, como figuração nas novelas A Próxima Vítima e História de Amor e campanhas da Coca-Cola e da Chanel.

Ainda na Globo News, Renata apresentou grandes coberturas, como a vinda do Papa João Paulo II ao Brasil, a morte da princesa Diana e a libertação da residência do embaixador japonês no Peru. Nesses casos, que ocorreram em 1997, ficou horas seguidas no ar narrando os acontecimentos.

A primeira reportagem de sua carreira, e que também marcou a sua primeira aparição na Rede Globo, foi sobre uma exposição do estilista Yves Saint Laurent. Antes de se dedicar ao jornalismo, Renata também estudou moda e usou alguns dos seus conhecimentos sobre o assunto nesta matéria. Posteriormente, foi convidada para apresentar eventualmente o Jornal Hoje aos sábados, em 1997. Durante um período de "troca de cadeiras" entre o Jornal Hoje, Jornal Nacional e o Jornal da Globo, assumiu, entre a saída de Mônica Waldvogel e a entrada de Sandra Annenberg, a ancoragem e chefia do JH por um breve período. Três anos depois, apresentou no Fantástico um quadro sobre serviços ao consumidor.

Em janeiro de 2003, sucedendo Leilane Neubarth, assumiu o Bom Dia Brasil, primeiro ao lado de Renato Machado (por oito anos) e, a partir de setembro de 2011, ao lado de Chico Pinheiro. Renata comandou por seis anos o quadro Coisas do Gênero, sobre comportamento feminino. Em 2011, junto com Renato Machado e com ajuda de comentaristas convidados, apresentou uma edição especial do Bom Dia mostrando todos os detalhes da cerimônia do casamento do príncipe William com Kate Middleton.

Em 2005, entrou para o rodízio de apresentadores eventuais do Jornal Nacional, na vaga deixada por Ana Paula Padrão. Em janeiro de 2011, cobria as férias de Fátima Bernardes quando ocorreu a maior tragédia de causa climática da história do Brasil, na região serrana do Rio de Janeiro. Renata ancorou o JN por dois dias direto de Teresópolis, cenário da destruição. Em janeiro de 2013, Renata substituíra Patrícia Poeta quando se deu a segunda maior tragédia por incêndio do país, o incêndio na boate Kiss, que matou 242 pessoas. No dia seguinte, Renata apresentou o telejornal do estúdio e William Bonner, direto de Santa Maria.

Em julho de 2013, durante a visita do Papa Francisco ao Brasil, para a Jornada Mundial da Juventude, Renata participou das transmissões ancorando flashes durante a programação da Globo.

Em 6 de outubro de 2013, assumiu a apresentação do Fantástico, fazendo dupla com Tadeu Schmidt, substituindo Renata Ceribelli e Zeca Camargo. Sete meses depois, o programa sofreu uma grande reforma de formato, apostando mais no dinamismo e na interação com o público em um cenário high-tech que passou a ser integrado a redação.

Em 3 de novembro de 2014, estreou no Jornal Nacional como editora-executiva e apresentadora titular ao lado de William Bonner e sucedendo Patrícia Poeta.