Nel 1966 entrano in vigore nuove regole che prevedono l'uso dei motori da 3 litri e, come sempre succede in questi casi, sono le grandi squadre ad avere la possibilità di adeguarsi rapidamente e con i migliori risultati. Le piccole squadre britanniche sono in agitazione per assicurarsi i motori per la nuova stagione. La Cooper e la Rob Walker acquistano i motori dalla Maserati. Bruce McLaren, che ha lasciato la Cooper per fondare una sua scuderia personale, ha modificato un motore Ford V8 originariamente studiato per Indianapolis. La Ferrari presenta il nuovo motore V12. La Lotus e la BRM, senza più i motori Coventry, si devono accontentare di motori 2000 V8. Dan Gurney ha sciolto il vincolo con la Brabham per fondare la All American Racers. Brabham, distinguendosi sempre nelle scelte, commissiona alla Repco, un'azienda australiana, la produzione di un motore 8V. Il motore che ne risulta è affidabile, compatto e leggero, proprio come espressamente richiesto da Brabham. Per rimpiazzare Gurney, Brabham promuove Denny Hulme a secondo pilota. Monaco è il primo Gran Premio della stagione e Clark parte in pole position. Vince però la gara Stewart, seguito da Surtees. A Spa la pioggia e il fondo bagnato compromettono la gara causando l'uscita di pista di otto piloti. Fra questi anche Stewart, che in seguito ad un brutto incidente rimane intrappolato nell'abitacolo della sua monoposto. Le ferite riportate sono per fortuna minime. Dopo aver respinto gli attacchi di Rindt su una Cooper-Maserati, Surtees passa il traguardo per primo. Surtees sembra un valido aspirante al titolo finale fino a quando dissidi interni alla Ferrari lo obbligano ad andarsene. Successivamente il pilota si rammaricherà di questo episodio. La Brabham, dopo un inizio critico ritrova la propria forma ideale a metà stagione vincendo a Reims, Brands Hatch, Zandvoort e al Nurburgring. A Monza si assiste alla fortunosa vittoria della Ferrari e di Ludovico Scarfiotti. Brabham ottiene senza sforzo il suo terzo titolo mondiale, non avendo avuto antagonisti di rilievo. Clark torna a vincere a Watkins Glen mentre l'ultima gara della stagione va a Surtees, ora passato alla Cooper. La prima stagione del nuovo regolamento di Formula 1 si conclude con la vittoria di Brabham, dovuta più all'indovinata progettazione dell'auto che all'effettiva abilità del pilota. Nel 1967 la Ford concede alla Lotus, reduce da una stagione difficile, un finanziamento per la progettazione di un nuovissimo motore che, costruito dalla inglese Cosworth, presto dominerà il mondo delle corse. Tale è la violenza dell'accelerazione, che alle prime prove del nuovo motore Clark chiede che la sua monoposto venga provvista di poggiatesta supplementari. Come se ciò non bastasse, Chapman ingaggia l'ex Campione del Mondo Graham Hill per affiancare Clark in un nuovo super team. Hill è stato con la BRM per sette anni e ironizzando sulla sua lunga permanenza dichiara: "Me ne sono dovuto andare… prima o poi mi avrebbero verniciato e dato un pilota". Il primo pilota della BRM diventa così Stewart, affiancato in diversi momenti della stagione da Mike Spence, Richard Attwood, Chris Irwin, Piers Courage. La Ferrari prende il pilota neozelandese Chris Amon per farlo correre insieme a Bandini, mentre Pedro Rodriguez raggiunge Rindt alla Cooper. Brabham riconferma se stesso e Danny Hulme alla guida delle sue auto. La Honda convince a sorpresa Surtees ad entrare nella loro squadra che ha ora sede in Gran Bretagna. Bisogna ricordare che a questo punto della carriera Surtees è, insieme a Clark, Hill e Stewart, nell'olimpo dei piloti. La stagione apre a Kyalami in Sud Africa. La sorpresa della gara è il pilota privatista John Love che, solo all'ultima sosta per il rifornimento perde la prima posizione, permettendo così a Rodriguez di vincere sulla sua Cooper. La gara successiva, il Gran Premio di Monaco, costerà la vita al beniamino dei tifosi italiani Lorenzo Bandini, che aveva da poco iniziato una promettente carriera. La gara è vinta da Hulme, davanti a Hill ed Amon. Nella prova successiva, a Zandvoort, si assiste alla presentazione della Lotus 49 motorizzata Ford-Cosworth. Graham Hill guadagna la pole position anche se alla fine è Clark a vincere la gara. A Spa, Hill si ritira e Clark si deve fermare per una candela sporca. Dan Gurney guida la bella ma spesso inaffidabile Eagle-Weslake nella sua unica vittoria. Il Gran Premio di Francia si corre a Le Mans sul circuito Bugatti. Entrambe le Lotus in testa sono costrette al ritiro a causa della rottura del cambio, lasciando la vittoria a Brabham e il secondo posto al suo compagno di squadra Hulme. Dopo aver condotto la maggior parte della corsa a Silverstone, Hill si vede costretto a rallentare per noie al motore e la vittoria questa volta va a Clark, al suo quinto successo nel Gran Premio di Gran Bretagna. Al Nurburgring sono invece le sospensioni a cedere e a fermare le Lotus, e Hulme e Brabham arrivano ai primi posti. Il Canada organizza il suo primo Gran Premio ed anche qui le Lotus soffrono per problemi meccanici e la squadra Brabham centra per la seconda volta consecutiva la prima e la seconda posizione. Questa volta la sequenza d'arrivo è Brabham-Hulme. Surtees decide di andare direttamente a Monza, saltando l'appuntamento canadese, per apportare drastiche modifiche alla sua vettura. Dopo cinque settimane presenta un nuovo modello con l'aiuto di Eric Broadley della Lola. A Monza, alla fine di un lungo duello, Surtees batte Brabham sul traguardo grazie alla sua nuova e ancora più leggera Honda, la monoposto che passerà alla storia della Formula 1 per gli altissimi risultati ottenuti. I tifosi italiani assistono all'impresa di Surtees festeggiandolo calorosamente come "Il Grande Gianni". La Lotus, innervosita dalla mancanza di buoni risultati, insiste e finalmente centra il bersaglio a Watkins Glen. Qui Hill e Clark dominano senza affanno le prove e sono così fiduciosi per la gara che decidono di giocarsi il diritto di vincere con un sorteggio. Prima della partenza lanciano una monetina e a Hill tocca in sorte di passare per primo davanti al traguardo, nel caso lui e Clark dovessero riuscire a terminare la corsa. Verso la fine Hill è in testa davanti a Clark quando comincia ad accusare alcuni problemi meccanici. Così, per paura che gli avversari possano approfittarne, Clark decide di contravvenire al patto con Hill, lo sorpassa e vince. Hill riesce, anche se faticosamente, ad arrivare secondo e dopo la gara Clark si precipita a fare le sue scuse per quello che è successo. Tutto si risolverà per il meglio quando, al Gran Premio del Messico davanti ai dirigenti della Ford, la Lotus vince ancora con Clark e Hill, rispettivamente primo e secondo. La terza posizione va a Hulme che si laurea così Campione del Mondo. Hulme, un pilota molto sottovalutato, forse anche per il suo carattere schivo e riservato, preferì sempre alle parole i fatti della sua guida.