1906 年~1949 年
1906 年第一屆汽車大獎賽在法國舉辦。作為 F1 的前身，這一賽事一直持續到 1949 年（1936 到 1946 年因為二戰爆發而暫停舉辦）。之後的 1950 年 FIA 創建了世界一級錦標賽。至今 100 多年的最高規格的汽車運動中，，儘管賽車根本的原理沒有變化。汽車能發生運動的基本物理定律並沒有發生變化，但它的技術規則已經發生了非常大的改變，這是因為賽車手的技能、身體素質在進步，科技發展的水平也取得了非常大的進展，所以需要限制已有的科技來保證賽車運動能在人體所能承受的範圍內，並且要控制車隊預算能讓更多的人參與進來。
FIA 的世界一級賽車錦標賽為賽車的發展引導了一個新的方向。在這之前的賽車製造商參賽的目的在於提高品牌影響力，並期望能儘可能的多賣掉汽車（那個時候比賽中奪冠的汽車銷量會很好）。賽車普遍的經典的前置后驅布置、窄的輪胎、空氣動力學的設計也趨向於減少阻力而絲毫不考慮下壓力。直到二戰之後，相對寬鬆的技術規則才得以改變這種狀態，行業的快速發展也鼓勵著工程師們大膽改變對賽車的設計，使得賽車設計技術發展的十分迅速。戰爭對科技發展的刺激在戰後得以顯現，再加上個人及贊助商進入汽車大獎賽之後，不再受到以前的條條框框的限制，應用在賽車上的黑科技呈現出爆炸的趨勢。在 20 世紀 50 年代到 70 年代，控制賽車性能的基礎參數發展迅速，幾乎被重新定義，而人們並沒有滿足於此，而是持續不斷地在探索這些參數的極限。
1958 年之前，汽車大獎賽已經高速發展了相當長的一段時間，當時的設計理念是：在賽車技術規則限制下，設計出最低重量，最低空氣阻力，最大馬力的賽車。賽道的設計也鼓勵加速和最高速度，所以賽車五個基本參數中的四個參數被重點關注，那就是功率、重量、阻力、抓地力，空氣下壓力此時仍被忽視。
1958 年之前所有的賽車中，1955 年的 Mercedes W196 作為經典的發動機前置設計的巔峰，擁有一個 8 缸，2.5 升，自然進氣，280bhp 的發動機，傾斜放置來減小迎風面積並減小重心高度。結合後置式變速箱，賽車空載質量為 650kg，（1433lb）。賽車手進入駕駛艙后，前後負載分配為 47:53（無燃油），40:60（有燃油）。因為燃油箱安置在尾部，所以隨之燃油的消耗，負載的變化對賽車穩定性有一定影響，可以像 Lancia D50 那樣通過把燃油加在 pannier 罐裡面來消除這一影響。
W196 的發動機讓人們看出來梅賽德斯在戰前賽車比賽中學到了非常多的東西，隨著航空發動機技術的發展，其中一部分技術也被引入到賽車發動機當中。採用博世機械式燃油直噴系統來克服低轉速、大口徑化油器的空氣與燃油混合的問題。應用了這種技術的發動機的轉速可以達到 8500rpm，高轉速下如果氣門只是隨著彈簧往返，就會因為速度過高產生的相位差無法發揮發動機的最佳性能。這時引入的連控軌道閥驅動則克服了兩個閥門的慣性力作用，進氣和出氣使用兩套曲軸。
它採用管狀空間構架底盤，前輪為雙叉骨式懸架系統，後面為麥弗遜式懸架系統。鋼板彈簧和摩擦阻尼器被淘汰，取而代之的是扭力桿和液壓減震器，配合它的剛性構架，使懸架工程師能夠真正的控制賽車的簧載質量和非簧載質量。大功率的伺服助力鼓式制動系統裝在前輪和後輪，可以提供持續的制動力，而不會損失非簧載質量。
發動機前置和它的冷卻方式主要決定了 W196 的車身外形，駕駛倉裸露在空氣中，油箱被布置在尾部，梅賽德斯公司還啟用模型風洞去測試車體，並嘗試打破陸地最快速度的記錄。二戰之前梅賽德斯就已經完全明白了減小空氣阻力的機理。W196 採用輻條式輪輞，胎面寬度比現在的小轎車輪胎還要窄（前輪 6x16，後輪 7x16），胎面配方也與現在路面上的輪胎配方相似，其附著係數大概能達到 1.0 左右。從發動機構造技術和材料，以及燃油的組分來看，使用的技術都是一家戰時研究航空發動機的公司的研究成果，這家公司無償分享了他們的技術。儘管梅賽德斯在發動機前置的時代結束之前就從 Grand Prix 比賽中退出了，W196 仍然可以稱得上最富有科技含量的賽車之一。如果沒有退出 GP 大賽，梅賽德斯肯定會將這些賽車技術推向更高的巔峰。
因為年代久遠，W196 的機動範圍是估算出來的。它將近 280 的馬力，重量大概 750kg，輪胎的附著係數在 1.0 左右，一般速度在 84km/h，最高速度可以達到 180km/h，最大制動和轉向加速度可以到到 0.95g。假設氣動升力可以忽略不計，則性能可以用圖 2.2 表示 。可以看到這個時期的性能參數範圍很小，遠低於人類能承受的極限，這預示著賽車性能參數在未來的 60 年還會有很大的發展空間。
1950 年~1976 年
這個時期的有識之士開始重新審視賽車的基本原理：方程式賽車雖然功率被限制，但可以減少整車重量和阻力來達到同樣的性能效果。於是他們把更多的注意力和預算投入到制動、操控以及牽引性能上面，而不是像以前那樣更加關注直線加速和最高速度指標上面。他們把這樣的原則用在了 F1 的賽車上面，雖然他們用的發動機只是普通街車上用的發動機稍微改制了一下，無法與法拉利和瑪莎拉蒂經過多年研究改進的發動機相比較；但這種賽車質量比較輕，而且他們用航空器的結構和設計技巧製造了輕質、剛性好的管狀空間構架底盤，懸架軟、減震器性能優異；後置式發動機使得賽車幾乎達到了理想的重量分配，優化了牽引力性能。車體的設計理念是基於第二次世界大戰時期的低速空氣動力學的研究成果。他們引入了一個新的設計理念：車子的重量越少，各種組件的重量也可以相應減輕，比如更輕的剎車盤，更輕的懸架，更輕的變速箱等等。但更重要的是，燃油的消耗量也隨之減少。實踐是檢驗真理的唯一標準，在賽場上他們把那些笨重的發動機前置賽車遠遠甩在了後面。
20 世紀 60 年代中期，管狀空間構架逐漸被承力蒙皮結構的鋁製單殼體所替代（這種也起源於飛行器技術）。這個時候，輪胎科技也有了長足的進步：可以生產低扁平率，寬光面輪胎（其實輪胎越寬就越難以生產，說多了都是淚）。胎面膠配方的升級可以把抓地力係數推到 1.5 以上。這個時候人們開始發現，空氣下壓力作用到輪胎上所帶來的動力，要遠比為此產生的阻力大得多。玩 F1 的人會奇怪自己之前怎麼沒有發現這種效果（是不是輪胎附著係數變大以後，使得下壓力的權重更加大了）。這種現象被發現以後，大家都開始探索怎麼產生最大的下壓力和最少的阻力。到現在空氣下壓力才開始正式登上歷史舞台，成為賽車五大基本參數之一。
結果就是翼片雨後春筍般地出現在賽車上，後來 FIA 更新了技術規則進行這方面的控制。這個時候的車體形狀與以前有所不同，顯然不是那種最低阻力的車身樣式。Lotus T72 可以稱得上這個時代最成功的賽車的代表。其使用的 DFV 發動機不管是尺寸，形狀或重量都可以很好的與整車布置以及動力學進行配合。而且這一款不像其他大多數大功率發動機那樣的昂貴，可以讓大多數車隊負擔得起，所以很快出現在了 Formula 1 的大多數賽車上面。這樣，賽車設計者們就可以集中所有注意力和資源在研究底盤和空氣動力學上面。
T72 不僅開創了利用賽車體本身來產生下壓力，把發動機的冷卻系統安置在賽車的兩邊，還在懸架設計上下功夫，從新的寬輪胎上面得到更好的操控性能。新輪胎比 Mercedes W196 所用的輪胎寬了近三倍，20 寸低扁平光面輪胎配合最新的胎面膠配方和空氣下壓力，可以產生 2g 抓地力。此時產生的巨大加速度使得賽車的動力學更加複雜而難以應對，T72 上配備了抗制動點頭和驅動後座幾何學構件，並引入了拉杆懸挂。此外，將制動片安裝在底盤上來降低非簧載質量，也可以使輪胎不被制動產生的熱量所影響。
這個時期快結束的時候，賽車擁有超過 500 馬力的發動機，重量與上個時期的前置發動機相仿（空載質量為 450kg）。輪胎變寬，空氣下壓力和空氣阻力變大，最高速度並沒有多大變化（這個時期發動機所增加的功率幾乎全用在了提高加速、制動以及過彎能力上面，無非最高速度）。加速度、制動加速度、向心加速度比之前擴大一倍。
g-g-V 圖像周長翻倍，高度不變。
1977 年~1984 年
這個時期賽車引入了兩項新的科技——地面效應和渦輪增壓，兩者都對賽車的基本性能有非常大的影響。除此之外還有很多應用在賽車上的技術取得了長足的發展，只是沒有產生前面兩項那麼舉足輕重，例如碳纖維加強材料、計算機控制系統、碳纖維剎車片、子午線輪胎、燃油化學。這些新科技和新材料的引入可以說像給 F1 的賽車打了腎上腺激素一樣，逼得 FIA 不僅要制定安全措施，還要限制賽車的機動性能。
Chapman 用整個 T72 的車身輪廓來產生下壓力，讓楔形車體的最頂部出現正向壓力。而地面效應則會在車身底部產生低壓，這樣的一正一反讓 g 值在幾年內翻倍。FIA 不得不限制地面效應的作用，例如禁止裙部，規定底部表面必須是平的。這個政策用了幾年的時間才徹底達到了意想的效果，因為那些天才設計師在所有漏洞被堵住之前，一直想法設法規避技術規則。
1966 年，技術規則進行更改，發動機從 1.5 升提高到 3.0 升（自然吸氣），也可以使用 1.5 升增壓發動機。儘管發動機驅動的機械增壓可以彌補發動機排量，但是沒人使用增壓式發動機。1977 年，雷諾改變了這一切，根據勒芒比賽中所得到的經驗，其在 F1 比賽中首次採用了渦輪增壓 1.5 升 V6 發動機。第二次世界大戰期間，美國就已經將渦輪增壓技術應用在航空發動機上，這項技術 20 世紀 60 年代應用到家用轎車上。廢氣的剩餘能量在渦輪機中擴散的時候，增加吸入混合器的壓力，使發動機的輸出增大一倍。動力的響應滯后嚴重限制了賽車手在賽道上的發揮，但是雷諾的賽車可以輕鬆在直線賽道進行超車，這引得其他車隊開始進行效仿。
使用渦輪增壓發動機（1983 年的 BMW&1984 年的 TAG－Porche）的前兩個世界冠軍都採用了 Bosch 燃油電子直噴系統，但這種發動機也有很大的缺陷。渦輪增壓式的發動機很難在一個較寬範圍的轉速上精準給油。如果想充分挖掘發動機的潛能以及解決節氣門響應問題，點火、燃油噴射以及冷卻問題都是亟待解決的。
20 世紀 70 年代，計算機輔助系統首先被應用在賽車數據管理系統上。之後 1977 年，計算機技術被進一步應用在主動懸架系統上（Lotus in 1983）。
地面效應會使得懸架和輪胎剛度變得很大，懸架的振動頻率增加后，暴露出鋁製硬殼和鉚接構成的車身結構的問題。在這之前的一段時間，碳纖維加強材料已經被用於車體板材的加固。所以隨著設計師們對這種材料的熟悉，以及逐步發展的航空業，人們已經能成熟的對這種材料進行加工，自然而然的，CFRP 成為了賽車結構件的首選材料。1981 年，碳纖維加強材料殼體第一次出現。McLaren 車隊的碳纖維殼體由於美國的一家航空器製造公司——Hercules 進行製造，而 Lotus 的則是在自家的工廠製造的。人們對碳纖維材料抗衝擊性能的質疑逐漸轉變為認可，CFRP 殼體成為賽車的標配。之後賽車上其他的鋼製機械件逐漸被 CFRP 代替，就連鎂鋁合金零件也有被替代的趨勢。高溫、無法承受大的集中載荷以及 FIA 的規定是僅有的能限制其大規模應用的因素。表面為 CFRP，內部為鋁製蜂窩狀的能量吸收結構在發生車禍時可以吸收大部分的能量，從而最大程度的保護賽車手。
接下來碳纖維材料和碳基複合材料應用在制動和離合上面，使這兩個系統發生了革命性轉變。高溫摩擦和炭基材料的結構特性使得制動盤、離合片的尺寸和重量變得更小成為可能，因為這些材料可以在制動、高轉速和高轉矩情況下有比之前的材料更好的能量耗散特性。
米其林公司和其子午線賽車輪胎跟隨著雷諾一同進入 F1，子午線輪胎本身的優勢和米其林公司的品質穩定性使得斜交賽車輪胎慢慢淡出歷史舞台。子午線輪胎的胎體簾線層之間相對運動比斜交輪胎要少很多，使得輪胎生熱較少，較軟的胎面膠料得以應用。子午線輪胎中的帶束層可以提供足夠的束縛力，使輪胎在高速下也不會因為駐波效應發生破壞，並且帶束層可以保證胎面與地面接觸面積始終保持最大。這個時期的排位賽輪胎的最大附著係數可以達到 2.2，正賽輪胎附著係數為 1.7 左右。
1984 年之前，比賽時的渦輪增壓發動機產生的功率比自然吸氣式發動機大 100 馬力，排位賽超車時這個數字可以達到 200 馬力。配合上地面效應，最高速度下加速度可以達到 5g。最大速度一如既往沒有產生非常大的變化，只有很小的提升。如同上個時期的變化一樣，這個時期的 g-g-v 圖像再次橫向擴張一倍，高度增大一點點。
下圖為這個時期典型的賽車，1983 款的 Lotus T95,1.5 升渦輪增壓雷諾發動機。
1984-1993 年
FIA 已經禁止使用側裙，並強制在車底加入平板來限制地面效應的作用。增壓限制又使得車隊不得不回歸到自然吸氣的時代，這時發動機功率在 700-800 馬力左右。這些措施確實有效的限制了賽車 ggv 圖像的進一步擴大。在沒有重大科技突的時代里，設計師和工程師們索性就把更多精力投入到如何充分利用賽車已有的性能上面來。計算機控制系統的時代到來了。計算機控制系統幾乎涉及到賽車的方方面面，傳動系統的優化，車輛動力學，賽車手輔助控制。這些系統並不能在根本上提升賽車的基本性能參數，它們可以在一場比賽裡面輔助賽車手將賽車一直控制在其極限性能的邊緣。
這些系統包括：
- 主動懸架
- 自動或半自動變速器
- 發動機控制：點火，噴油、節氣門開合以及進氣管長度。
- 線控系統
- ABS 系統
- 極限剎車系統
- 四輪轉向系統
- 差速器控制
如此多的計算機輔助系統使得賽車變得更像是一場純粹科技比拼，而不再像是一種體育賽事。FIA 又一次出手了 (๑❛ᴗ❛๑) ，幫助賽車手控制賽車的計算機輔助系統幾乎都被禁止使用，之後空氣動力學控制系統和主動懸架控制也被禁止。只有發動機參數控制系統得以倖免遇難。（回到化油器時代並不是什麼明智的選擇）。線控系統由於發動機製造廠商的極力堅持被保留了下來。半自動變速箱可以有效的保護髮動機並因此可以節約非常大的成本，所以得以繼續出現。至於差速器則因為本身算是純粹的機械裝置所以也保留了下來。
這個時期的性能提升主要靠輪胎，而且這幾年輪胎廠商只有一家，所以各車隊之間在輪胎方面沒有競爭。儘管輪胎寬度受到限制，到這個時期的最後，賽車的制動加速度回到了 5g，轉向加速度也有 4.5g 左右。
這個時期賽車的典型代表為 1993 款的 Williams-Reault FW-15C
1993 年到今天
相對來說是一個沒有神級科技誕生的時期。而且在埃爾頓·塞納在聖馬利諾大獎賽上喪生之後，FIA 的緊箍咒更加的嚴格了。
動力：3 升自然吸氣式發動機
下壓力：階梯式車身底板、性能被限制的擴散器
賽道：高速直線賽道以及高 g 值彎道被淘汰。
有一段時間輪胎贊助商為固特異和普利司通，FIA 使其輪胎性能限制在 1996 年的水平上，手段則是在輪胎圓周方向上刻溝，縱溝的數量要根據賽車技術的發展水平確定。
賽車的方方面面被限制的死死的，車隊的大神們索性就對賽車進行各方面的優化。計算輔助設計和加工、複雜的台架試驗，精密昂貴的試驗設備，大量受過高等教育的工作人員，海量的資金預算，這些不可避免的把賽車運動引向了新紀元。
賽車加賽車手的重量 600kg，壓艙物 70kg，發動機重量不到 100kg，空載質量為 450kg。發動機為 800 馬力 V10 發動機，極限轉速為 18000 轉。發動機的每個參數都被微型計算機所控制。六速或七速半自動變速箱可以在 20ms 內完成換擋。殼體、懸架、車身、變速箱體和其他小的應力部件都由 CFRP 製造。
從外觀看起來，每個賽車都是大同小異，觀眾則主要靠車身贊助商的廣告分辨。然而賽車最主要的差別還是在它成千上萬零件的精細設計中，CAE 軟體進行設計和模擬分析，在高達一千五百萬英鎊的風洞、五百萬英鎊的台架上進行反覆測試，零件製造過程由機密的數控機床控制，在實際賽道的測試中用成千上百個感測器進行監控等等，這一切小而複雜的細節花費著越來越多的預算，只有那些擁有最多預算，最好的設施、最頂尖的人才的車隊才能讓他們的車手在賽場上奮力一搏。
性能基本還是限制在 4.5g 左右，牛逼的設計師和工程師們在空氣下壓力和輪胎寬度受到限制的情況下依然把賽車的最高速度推向了 300km/h，這個數字在擁有長直線的賽道上可以達到 350km/h。
從 Mercedes W196 之後的 45 年裡，賽車的五大基本參數發生了戲劇性的變化：
- 功率： X3
- 重量： 幾乎沒有變化
- 下壓力：無限增大
- 空氣阻力：X1.8
- 輪胎抓地力： X1.7
如果沒有 FIA 的限制，賽車搞不好都飛出地球了（開玩笑）。FIA 的限制很好的限制賽車的性能超過賽車手的身體極限，避免更多的慘劇發生。從圖 2.11 可以看到，動力和下壓力的每一個頂峰之後都是被規則壓的死死的。現在的技術規則幾乎滲透到賽車的方方面面，並隨著賽車技術的發展更加完善，以保持賽車的性能在一個安全的範圍內。
這幅圖像最突出的地方也許就是給大家展示了每一段折現的斜率有些許不同。1967-1979 年和 1995 年到今天這兩段時期，同樣是使用 3 升自然吸氣發動機，但是兩段時期功率增長的斜率差別還是挺大的。在 20 世紀 70 年代，功率增長速度為 6 馬力 / 年，這個數字在後面這個階段到了 30 馬力 / 年，可以說是非常厲害了ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ。但如果比較一下這兩個時期的預算投入和每個車隊工程師的數量就會發現，並非是工程師們的才智在這幾十年發生了飛速的提升，而是預算和人員的數量發生了飛速的提升。
最大的 ggv 圖像出現在 1984 年（圖 2.12），從那以後，這個圖像就再也沒能繼續擴張下去。那個時候的賽車排位賽馬力可以達到 1200 馬力，加上沒有限制的平底車身，下壓力之大得需要彈性係數為 2000lb/in 彈簧，這時的輪胎附著係數可以達到 2.2，簡直就是一頭機械野獸，難以駕馭。但工程師們建立賽車模型，反覆的測試獲取精準複雜的數據，無數次的調校使得這台機械野獸變得容易駕馭。但這樣又給人們帶來了新的思考：F1 作為世界頂級的體育賽事，如果每個人都可以去把賽車行駛在極限水平上，那麼這個賽事的意義又在哪裡呢。
平衡科技、體育、娛樂成了 F1 新世紀的挑戰。