Za sezono 1966 je FIA podvojila največjo dovoljeno delovno prostornino motorjev na 3,0L, taki motorji pa so bili v tistem času sila redki. Brabham je uporabljal avstralske motorje Repco, ki pred tem niso nikoli dobavljali motorjev moštvu Formule 1, temeljili pa so na aluminijastem motorju V8 iz propadlega projekta cestnega avtomobila Oldsmobile F85. Phil Irving iz tovarne Vincent Motorcycle je bil kot glavni inženir najbolj zaslužen za izgradnjo dobrega motorja v tako kratkem času. Kljub temu, pa jih je le malo verjelo, da bo dirkalnik Brabham-Repco konkurenčen, toda lahki in zanesljivi Brabhamovi dirkalniki so vse od začetka sezone dirkali v ospredju. Na dirki za Veliko nagrado Francije na dirkališču Reims-Gueux je Jack Brabham postal prvi dirkač v zgodovini Formule 1, ki je zmagal na prvenstveni dirki z dirkalnikom, ki je nosil njegovo ime. Od takrat je ta dosežek uspelo ponoviti le njegovem bivšem moštvenem kolegu Brucu McLarnu. To je bila le prva od štirih zaporednih zmag, s katerimi je zdaj že štiridesetletni Jack Brabham osvojil še svoj tretji naslov prvaka, s čimer je postal prvi in do sedaj edini dirkač v zgodovini Formule 1, ki je osvojil dirkaški naslov prvaka z dirkalnikom, ki je nosil njegovo ime ("cf" Surtees, Hill in Fittipaldi Automotive). V sezoni 1967 je naslov prvaka osvojil Jackov moštveni kolega, Novozelandec Denny Hulme, ki je imel med sezono manj težav z okvarami, verjetno zaradi želje Brabhama, da najprej sam preizkusi nove dele dirkalnika. Moštvo Brabham je v obeh sezonah osvojilo še konstruktorski naslov.