二輪の国際レースで成功を収めたホンダは四輪レース最高峰のF1への挑戦を決め、1,500ccエンジン時代の1964年シーズン中盤より参戦を開始。1968年に撤退するまでに優勝2回（1965年メキシコGP、1967年イタリアGP）を記録し、ハリウッド映画『グラン・プリ』にもホンダをモデルにした「ヤムラ」チームが登場した。国際的な認知度に比べ、日本国内ではスポーツカーレースにおけるトヨタや日産のワークス対決に注目が集まり、海外レースの情報は1カ月遅れの雑誌記事などに限られていた。
1983年以来長くタイトルから遠ざかっていたフェラーリは1999年にコンストラクターズタイトルを獲得すると、2000年から2004年までシューマッハとともに黄金時代を築いた。シューマッハは最多勝利（91勝）、ポールポジション獲得数（69回）などの歴代個人記録を更新し、2003年にはファンジオの持つワールドチャンピオン5回の大記録を塗りかえ、その数を7回まで伸ばした。ポスト・シューマッハ世代のドライバーでは育成機関やGP2で経験を積み、20代前半で活躍する若手選手の存在が目立つ。フェルナンド・アロンソは2003年に最年少優勝（22歳25日）、2005年に最年少チャンピオン（24歳58日）を記録するなど早熟の天才ぶりを発揮した。キミ・ライコネンはシューマッハの後任としてフェラーリ入りした2007年にチャンピオンに輝き、ケケ・ロズベルグ、ハッキネンに続く3人目のフィンランド人王者となった。2008年には再び最年少記録が更新され、セバスチャン・ベッテルが初優勝（21歳73日）、ルイス・ハミルトンがチャンピオン（23歳300日）となる。ハミルトンはGP2出身者として、また黒人ドライバーとして初めての王者となった。
ターボエンジンの禁止後は総合的なマシン開発が鍵となり、セミオートマチックトランスミッション、アクティブサスペンション、トラクションコントロールシステムなどの電子制御装置が普及した。ダウンフォース発生に効果的なハイノーズが登場し、エイドリアン・ニューウェイ、ロリー・バーンら空力追求派のマシンデザイナーが脚光を浴びた。ウィリアムズはルノーとのジョイントで5度のコンストラクターズタイトルを獲得し、1990年代を代表するチームとなった。ルノーはホンダから最強エンジンの名を引き継ぎ、ベネトンも含めて6年連続チャンピオンエンジンとなった。一方で、ロータス、ブラバム、マーチといった名門でさえ資金難から撤退の道をたどった。北米のCARTが国際化して人気が高まり、F1との人材交流が活発化した。F1と並ぶ伝統を持つスポーツカー世界選手権が消滅したため、メルセデス・ベンツ、プジョーらはF1やCARTにエンジンメーカーとして関わるようになった。
F1がテレビ放映権料収入により巨大ビジネス化するなかで、運営を巡る権力争いが起きた。現場監督者のF1製造者協会 (FOCA) 会長バーニー・エクレストンと組織統治者の国際自動車スポーツ連盟 (FISA) 会長ジャン・マリー・バレストルの対立が表面化。コンストラクターもFOCA陣営（DFVエンジン勢）FISA陣営（ターボエンジン勢）とに分かれて一時は選手権分裂が危ぶまれた。両者は1981年のコンコルド協定で和解し、FISAが統轄面、FOCAが商業面を分担する体制を確立した。以後コンコルド協定は「F1界の法典」として機能するが、収入の分配や参戦資格などをめぐり様々な論争を起こしている。FISA・FOCAの分裂騒動ではウイングカーの危険性が争点のひとつとなった。1982年にジル・ヴィルヌーヴをはじめ重大な死傷事故が相次いだことから1983年よりフラットボトム規定が施行され、ウイングカーは姿を消した。
DFVエンジンとヒューランド製変速機の普及により、新興コンストラクターが「キットカー」と呼ばれるパッケージマシンを製作して続々と参戦した。F1製造者協会(FOCA)会長バーニー・エクレストンの拡大路線により、F1は名実共に世界規模のモータースポーツイベントへ成長する。ドライバーも国際色豊かになり、世界各地を転戦しながら実力伯仲の戦いを繰り広げた。ティレルはジャッキー・スチュワートを擁し、新興チームとして驚異的な活躍をみせた。スチュワートは3度のワールドチャンピオンに輝いただけでなく、安全面の啓蒙活動にも貢献した。ヨッヘン・リントは事故死後にチャンピオンの栄誉を授かり、若き王者エマーソン・フィッティパルディは後進のブラジル人ドライバーに大きな影響を与えた。マリオ・アンドレッティは欧米を股にかけて活躍し、ロニー・ピーターソンの豪快なドリフト走法が人気を集めた。DFVエンジン勢の前に沈黙していた名門フェラーリはニキ・ラウダの抜擢により復活し、1970年代後半に黄金期を迎えた。ラウダは1976年中に瀕死の重傷を負いながら見事にカムバックし、引退・復帰をへて3度のワールドチャンピオンになるなどプロフェッショナルドライバーの規範を示した。
20世紀前半、ティム・コルトとジューン・コルトはニュージーランドに住んでいた。1966年6月、ティムとジューンは結婚し、1970年代にビクトリア州に移住する前に、マーサ、フランク、ポーラ、チェリー、ロンダ、ベティ、チャーリーという7人の子供を儲けた。調査の結果、ジューンの両親も兄妹の近親婚であった。一家はベティ・コルトと彼女の兄弟チャーリー・コルトによって12人の子供と共に率いられた。一家は居住地の住民が不審がる前に頻繁に移住することで知られていた。彼らはニューサウスウェールズ州に移住し、シドニーの南西に3時間30分ほど移動した所にある小さな町の外側20マイルの場所に住んだ。警察は最終的に荒れ果てたテントや小屋の中で窮地に瀕した状態にある約40人の家族を発見した。一家は兄妹・姉弟間や叔父姪間などで近親相姦を行い、子供を作っていた。遺伝子検査の結果、12人の子供の内11人が近親者間に生まれており、その中でも5人の両親は「非常に近い血縁関係」にあった。事件発覚後に12人の子供たちは保護され、心理学者による調査や精神治療のプログラムを受けたたり、養子として里親の元に引き取られていったりした。