Pewnego gorącego, czerwcowego dnia 1906 roku rozpoczęła się nowoczesna historia wyścigów samochodowych. Po raz pierwszy chodziło o zdobycie Wielkiej Nagrody, od czego wywodzi się nazwa wyścigów – Grand Prix — mających do dziś priorytet wśród wszystkich rodzajów wyścigów samochodowych. Już w pierwszych wyścigach Grand Prix okazało się, że o zwycięstwie zadecydują zdolności zawodnika oraz unowocześnienia zastosowane w samochodzie. W przypadku zwycięskiego Renaulta był to główny mechanik Louisa Renaulta – Ferenc Szisz, i nowości konstrukcyjne: termosyfonowe chłodzenie oraz wymienialne obręcze kół. Podczas gdy niektórzy zawodnicy tracili czas na zrywanie gorącej gumy z obręczy, aby móc nałożyć nowe opony, wytrenowany Szisz wymienił wszystkie cztery koła w ciągu 3 min 47 s. Zawody Grand Prix ACF w 1907 roku pokazały, jak bardzo ważne jest poznanie możliwości własnego pojazdu, do których należy dostosować taktykę. Szisz stracił dziesięć cennych minut na tankowanie paliwa, ponieważ źle ocenił zużycie paliwa w stosunku do pojemności baku; podczas gdy Fiat miał na mecie 11 litrów paliwa w zbiorniku, Renault miał go trzy razy więcej, czyli ilość wystarczającą do przejechania co najmniej 100 km. Po wyścigach Grand Prix w 1908 roku (ACF, USA) stwierdzono, iż zwiększanie mocy i szybkości samochodów musi iść w parze z równoczesnym udoskonaleniem podwozia i zmianą innych parametrów jezdnych, bowiem w przeciwnym razie istnieje niebezpieczeństwo wypadku. Na złych ówcześnie nawierzchniach torów wyścigowych i przy szybkościach dochodzących do 150 km/h złamane osie, zgubione koła czy wręcz samochody „lądujące” na dachu nie stanowiły wyjątku. W ten sposób lekkie Renaulty musiały ulec w walce ze stabilniejszym, czasem nawet przesadnie wymiarowanym Mercedesem, Fiatem czy Benzem.
Pomimo świetnego zbytu samochodów, osiąganego dzięki reklamie, jaką robił im udział w wyścigach Grand Prix, koszty uczestnictwa w zawodach zaczęły przekraczać możliwości finansowe wielu potężnych nawet firm, tak więc w latach 1909-1911 nie ma informacji o zorganizowaniu jakiejkolwiek imprezy tego typu. Dopiero w 1912 roku zgłosiła się dostateczna liczba zainteresowanych kontynuacją zawodów Grand Prix ACF. Na torze nie ma już Renaulta, pojawiły się natomiast dwa nowe angielskie samochody: Sunbeam i Vauxhall. Z innowacji technicznych należy tu wymienić koła wymienialne z centryczną nakrętką i stalowymi szprychami, rozrząd zaworów OHC oraz centralny zapłon świec. OHC to bezpośredni napęd zaworów silników spalinowych poprzez wał krzywkowy umieszczony w głowicy cylindrów.
Wyścigi Grand Prix, poprzedzające I wojnę światową przebiegały w ogromnym napięciu, czy zwyciężą przygotowane specjalnie na ten wyścig Mercedesy, czy też tradycyjnie już Peugeoty, będące niejako „u siebie”. O zwycięstwie jednego z tych dwóch samochodów o niemalże jednakowej mocy i szybkości zdecydowała w końcu usterka techniczna. Otóż na parę minut przed metą w silniku Peugeota, prowadzonego przez faworyta wyścigów Boillota urwał się zawór. Zwycięski Mercedes, mający jako jeden z niewielu hamulce kół tylnych, przetrwał do dziś i jest wystawiony jako eksponat w muzeum firmy w Stuttgarcie.
Pierwsza wojna światowa przy wszystkich nieszczęściach, jakie ze sobą niosła, spowodowała intensyfikację rozwoju techniki. Wynalazki i konstrukcje, wykorzystywane w przemyśle lotniczym zostały bardzo szybko zaadaptowane również do techniki samochodowej. Widlaste silniki kilkucylindrowe, stosowanie lekkich metali i stopów datuje się na ten właśnie okres. Silniki wielocylindrowe przy tych samych, co poprzednio, pojemnościach umożliwiały zmniejszenie rozmiarów i masy części ruchomych, a więc zwiększenie obrotów i zwiększenie mocy z objętości silnika. Pojawienie się w Europie samochodów amerykańskich stanowiło również okazję do wymiany doświadczeń, tak że w niedługim czasie hamulce hydrauliczne i zapłon akumulatorowy przestały być domeną samochodów Duesenberg. W latach dwudziestych samochody czterocylindrowe stanowiły już wyjątek wśród samochodów wyścigowych mających po sześć, osiem czy dwanaście cylindrów (Ballot i Delage). Rok 1922 był rokiem przełomowym w organizowaniu startów samochodów wyścigowych. Stosowany do tej pory start pojedynczych samochodów w równomiernych odstępach czasu zmieniono na wyścigach Grand Prix ACF we francuskim mieście Strasbourg na jednoczesny dla wszystkich uczestników. W następnym roku Włosi pozwolili sobie na kolejną nowość. Konstruktorzy firmy FIAT ominęli przepisy – zachowując regulaminową pojemność zastosowali doładowanie (sprężarkę – kompresor), co powiększało moc silnika. Właściwie nie było to już nowością, ponieważ Louis Renault już w 1902 roku opatentował sprężarkę odśrodkową, a Amerykanin Chadwick zastosował ją praktycznie w 1907 roku. Jednakże najwięcej doświadczenia przy doładowywaniu silników uzyskano dopiero w czasie wojny przy ulepszaniu silników samolotowych, a koncern Fiat posiadał w planach produkcji również samoloty. Grand Prix Włoch w Monzie, uznana za Grand Prix Europy, została więc dzięki samochodom Fiat „w domu”. Samochody z dwulitrowymi silnikami doładowanymi osiągały moc 95-130 kW (130—175 KM) i maksymalną szybkość około 200 km/h. Formuła zawodów z 1925 r. wykluczyła z samochodu mechanika, zmuszając tym samym zawodnika do polegania na własnych siłach, jednakże dopiero po dwóch latach konstruktorzy zaczęli projektować samochody jednoosobowe, tzw. monoposto, a samochody wyścigowe stopniowo zaczęły zmieniać nadwozia na bardziej aerodynamiczne.
Doskonaliła się również technika jazdy — na wyścigach skończyła się epoka tzw. kontrolowanego poślizgu.