Bugatti-bilene var ekstremt vellykkede i racing. Den lille Bugatti Type 10 tok de fire øverste plassene i sitt første løp. Bugatti Type 35 fra 1924 er en av de mest suksessrike racerbilene. Bugatti vant i Targa Florio fem år på rad fra 1925 til 1929. Bugatti hadde også stor suksess i tidlige Grand Prix racerløp, i 1929 vant en privat Bugatti det første Monaco Grand Prix. Racingsuksess kulminerte med at sjåføren Jean-Pierre Wimille vant 24 timers Le Mans to ganger (i 1937 med Robert Benoist og 1939 med Pierre Veyron).