Z nadejściem lat trzydziestych wyścigi samochodowe przestały być pokazem siły fizycznej, stając się prezentacją myśli technicznej, precyzji i wyczucia. Pomocne tu były także nawierzchnie bezpyłowe i nachylone zakręty, będące oczywistym wymogiem torów okrężnych.
Formuła zawodów z 1931 roku stawiała jedyny warunek: aby wyścigi trwały nie krócej, niż 10 godzin. Wymagało to jednak wymieniania się zawodników przy kierownicy, dlatego w tabelach zwycięzców z tego roku występują dwa nazwiska. Pierwsze nagrody zdobyły firmy Bugatti, Mercedes Benz, Alfa Romeo i Maserati. W 1934 roku dołączyła do nich następna firma niemiecka – Auto Union.
Moc silników zwiększyła się do niebywałej granicy 368 kW (500 KM), chociaż trzeba dodać, że sama moc silnika nie zapewnia zwycięstwa – w Grand Prix Niemiec w 1935 roku Nuvolari dzięki swym technicznym umiejętnościom zdobył pierwszą nagrodę na samochodzie słabszym od konkurentów o 100 KM. Konstruktorzy samochodów wyścigowych zastosowali już niezależne zawieszenie także i tylnych kół (Mercedes, Auto Union), polepszając tym również przeniesienie napędu. Jednakże w sprawie maksymalnej mocy silnika nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa – szczyt został osiągnięty w 1937 roku, w którym na torach zawodów Grand Prix pojawił się ośmiocylindrowy Mercedes, skrywający w swym wnętrzu niesamowitą moc — 475 kW (646 KM), a więc wówczas najlepszy silnik ze stosowanych w samochodach Grand Prix. Odpowiadają temu również osiągane szybkości — na torze okrężnym Grand Prix nad słonym jeziorem el Mellaha w Trypolisie Hermann Lang osiągnął średnią prędkość 211,25 km/h.
Nadszedł rok 1939. Podczas gdy w Polsce już trzeci dzień trwa II wojna światowa, w Belgradzie odbywają się wyścigi samochodowe. Okres poprzedzający wojnę zamknął Tazio Nuvolari, który zwyciężył w ostatnich zawodach Grand Prix lat trzydziestych (3 września 1938) jadąc samochodem Auto Union.
Niemiecki dziennikarz Ernest Hornickel sporządził tabelę najlepszych zawodników tego okresu, wliczając również wyniki mniej znaczących zawodów Grand Prix miast lub tras okrężnych, np. zawody na torze Avus, wyścigi „Eifelrennen”, Grand Prix Mediolanu, Rzymu, Barcelony, włoskie wyścigi o puchar Coppa Acerbo, Coppa Ciano itp. Inni autorzy stosowali inne kryteria wyboru i oceny. Jednakże wszyscy byli zgodni co do jednego: na pierwszych czterech miejscach powtarzają się stale te same nazwiska — Caracciola, Nuvolari, Chiron, Varzi.
Okres powojenny zaczął się dla wyścigów Grand Prix w 1947 roku.
Oczywiste jest, że nowe typy samochodów były jeszcze w przygotowaniu, na startach pojawiały się więc przedwojenne modele uratowanych samochodów. Alfa Romeo 158, mający zużycie paliwa 100 l/100 km, musiał w czasie wyścigu dwa razy tankować, więc samochodom Maserati, zużywającym trzy razy mniej paliwa, udawało się od czasu do czasu zwyciężyć.
Ale nadchodziła nowa era. W 1950 roku wprowadzono porządek w ocenianiu Grand Prix — międzynarodowa federacja samochodowa FIA zaczęła punktować poszczególne, wybrane zawody i ogłaszać oficjalnego mistrza świata; za kulisami kryła się nieznana dotąd marka samochodu — Ferrari, późniejszy długoletni faworyt wyścigów Grand Prix; większość firm przygotowała już nowe modele, nawet zawodnicy brytyjscy mogą się pochwalić samochodem narodowym BRM
British Racing Motors (szesnastocylindrowy silnik o pojemności półtora litra posiadał tak małe cylindry, że prasa brytyjska dała mu przydomek „szesnaście filiżanek kawy”). Laury zwycięstwa w 1951 roku podzielili między siebie znów Alfa Romeo i Ferrari. W roku 1952 sytuacja wyglądała jeszcze mniej ciekawie. Po odejściu Alfa Romeo ze świata wyścigów Grand Prix Ferrari został praktycznie bez konkurencji. FIA zdecydowała, że mistrzostwa świata odbędą się w formule 2, dzięki czemu również firmy słabsze finansowo, jak francuski Gordini lub brytyjski Cooper-Bristol, miały szansę uczestnictwa.
Samochody formuły 1 doszły do głosu w 1954 roku, w którym zaczęły obowiązywać nowe przepisy. Miały one przetrwać do 1960 r. a to znaczyło, że zaczęło się opłacać inwestowanie w rozwój nowych modeli. Przepisy ograniczające pojemność silnika z doładowaniem do 750 cm3 praktycznie wykluczyły kompresory jako „środki dopingujące” z torów wyścigów Grand Prix. Na starcie pojawiły się znów samochody znanych firm: Mercedes-Benz, Maserati, na którym Fangio zdobył tytuł mistrza świata oraz Lancia, która tylko na kilka sezonów pojawiła się na scenie zawodów Grand Prix. Nasilał się też napór samochodów brytyjskich: Vanwall, BRM, Cooper i Lotus. Koncepcja budowy pojazdów poszła w kierunku umieszczenia silnika z tyłu przed tylnym mostem. Rozwój konstrukcji pojazdów charakteryzował się dążeniem do obniżenia ciężaru, polepszenia własności dynamicznych, uzyskania efektywniejszych hamulców i zmniejszenia oporów aerodynamicznych.
Od 1960 roku zaczęła się era stosunkowo poważnej przewagi samochodów brytyjskich, z którymi mógł konkurować jedynie Ferrari. W samochodach znajduje się już zapłon tranzystorowy, stosuje się także tworzywa sztuczne. Organizatorzy obniżyli przepisową górną granicę pojemności silnika na 1500 cm3, w celu zbliżenia samochodów formuły 1 do popularnych samochodów osobowych. Osiągnięcie przy takiej pojemności dostatecznej mocy bez kompresora wymagało współdziałania wysoko wykwalifikowanych projektantów, konstruktorów, a także techników jazd próbnych i zawodników. Na miejsce ludzi twierdzących, że „czują” pojazd w rękach i w uszach, wchodzi bezlitosna technika, oparta na teoretycznych obliczeniach naukowych i sprawdzona na najnowocześniejszych urządzeniach diagnostycznych i próbnych, bazujących na osiągnięciach lotnictwa i kosmonautyki. Wyścigi formuły 1 weszły w 1966 roku w okres, w którym dozwolone są inne źródła napędu, niż klasyczny silnik tłokowy. Silniki Wankla, a zwłaszcza turbiny spalinowe, wymagają gruntownych wiadomości z mechaniki i termodynamiki, zaś skrzydła dociskowe — z aerodynamiki, nie mówiąc już o elektronice, która jeszcze nie wszędzie dotarła.
Za wszystkie te szczytowe osiągnięcia w rozwoju samochodów wyścigowych należało zapłacić. Na miejsce techników weszli handlowcy, co jest powodem do zamknięcia jednego rozdziału historii zawodów Grand Prix. W latach następnych cele handlowe coraz otwarciej dochodziły do głosu, a zespoły uczestniczące w zawodach oddały swoje pojazdy w służbę reklamy, propagującej często wyroby nie mające nic wspólnego z samochodami.