Fue hijo de José Renau Montoro, profesor de dibujo en la Escuela de Bellas Artes de San Carlos de Valencia, institución donde inició sus estudios artísticos entre 1919 y 1925. Alternó sus estudios con su trabajo en la litografía Ortega, donde aprendió el oficio de litógrafo, que más tarde le permitiría crear una serie de acuarelas, de estilo art déco, que presentó en la Exposición Nacional de Madrid en diciembre de 1928. Trabajó también como fotógrafo y muralista.

Militante del Partido Comunista de España desde 1931 y fundador de la Unión de Escritores y Artistas Proletarios (1932), inició el despegue de su obra con carteles editados para apoyar a la República durante la Guerra Civil Española. En septiembre de 1932 se casó con la pintora Manuela Ballester. En ese periodo fue profesor de Bellas Artes en la Universidad de Valencia y presidente del Patronato de las Misiones Pedagógicas.​ Entre 1935-1937 fundó junto a otros intelectuales españoles de izquierda marxista la revista Nueva Cultura. El 9 de septiembre de 1936 se le nombró director general de Bellas Artes​, y en virtud de tal cargo se responsabilizó del encargo a Pablo Ruiz Picasso en 1937 de la realización de una obra para la Exposición Internacional de Artes y Técnicas de París, de la que saldría el Guernica. También realizó los fotomontajes expuestos en el Pabellón de la República Española en esa exposición parisina. También se le atribuye la decisión del traslado a las Torres de Serranos de Valencia de parte de las obras maestras del Museo del Prado, para salvarlas de los bombardeos de Madrid, organizando con posterioridad su traslado a Suiza.

Ocupó el cargo hasta el final de la contienda en 1939. Al terminar la guerra, pasó a Francia y fue internado en el campo de concentración de Argelès-sur-Mer. Consiguió, en ese mismo año, un visado para trasladarse a México, donde trabajó para revistas españolas en el exilio, siguió diseñando carteles para películas, y colaboró con el conocido muralista mexicano David Alfaro Siqueiros. De este periodo datan los murales del Casino de la Selva de Cuernavaca, encargados por Manuel Suárez y Suárez.

En 1958 dejó México para instalarse en la República Democrática Alemana, concretamente en su capital, Berlín Oriental. Allí realizó murales y fotomontajes («Fata Morgana USA» en 1967 y «The American Way of Life» en 1977). Beneficiado por la amnistía general de 1976 regresó a España, pero solo ocasionalmente para volver más tarde de nuevo a Berlín, donde falleció en 1982. Sus fondos fueron legados al Instituto Valenciano de Arte Moderno.