Vor der Saison gab es eine große Umstellung: Die Formel-1 wurde mit einer neuen Formel ausgeschrieben: Alle Triebwerke mussten nun einen Hubraum von drei Litern aufweisen. Die Hersteller rüsteten also auf. Am 22. Mai begann mit dem Monaco GP die neue F1-Saison 1966. Bis dahin fanden bereits drei nicht zur Meisterschaft zählende F1-Rennen statt. Beim Südafrika GP 1966 gewann Mike Spence im Werks-Lotus Climax, vor Jo Siffert in einem von Rob Walker eingesetzten Brabham BRM. Die Werks-Brabhams schieden aus, auch der von Jack Brabham, der erstmals den Brabham Repco einsetzte. Platz drei ging an Peter Arundell, Teamkollege von Sieger Spence.
Beim Sizilien GP gab es einen Doppelsieg von Ferrari, mit John Surtees vor Lorenzo Bandini. Dritter wurde David Hobbs in einem Lotus BRM des Reg-Parnell-Teams. Für alle, denen die schlechte Quali-Performance von HRT beim Australien GP 2011 ein Dorn im Auge ist, dem sei noch gesagt: Beim Sizilien GP qualifizierte sich der Schweizer André Wicky mit seinem Cooper BRM mit einer Zeit, die 37,4 Sekunden langsamer war, als die Pole-Zeit von Surtees. Dann gab es noch das BRDC International Trophy Race in Silverstone. Bei dem gab es einen Zweikampf zwischen Surtees und Brabham um den Sieg, mit dem besseren Ende für Brabham.
Weil nur eine Woche später der Monaco GP stattgefunden hat, galten Brabham und Ferrari als Favoriten für die Saison. Andere Hersteller hatten mit der neuen Hubraum-Regeln noch ordentlich Schwierigkeiten, nicht so Brabham, die von Repco einen V8-Motor bauen ließen. Damit ging der australische Hersteller, der sich Input vom amerikanischen Hersteller Buick besorgte, andere Wege, denn die meisten setzten auf leistungsstärkere V12-Motoren. Der Repco-Motor hatte dafür aber ein Gewichtsvorteil. Viele Hersteller zogen sich werksseitig sogar zurück, wie etwa Climax, die im Besitz von Jaguar waren. Zwar wurden noch Climax-Motoren eingesetzt, die kamen aber nun von Racing Preparations.
Im Gegenzug den Ausstiegen gab es auch einige neue Teams und Hersteller, von Repco mal ganz abgesehen. Aber die Fraktion aus dem tasmanischen Eck wurde größer, denn der Neuseeländer Bruce McLaren gründete sein eigenes Rennteam, das McLaren-Team. Es fährt heute noch, Lewis Hamilton wurde in Australien Zweiter.
Beim Saisonauftakt in Monaco hatten die kleinen F1-Motoren von 1965 noch Vorteile. Der amtierende Weltmeister Jim Clark sicherte sich so in einem Lotus Climax von 1965 die Pole Position. Der Sieg war für den Schotten wegen Getriebeproblemen aber schon nach dem Start kein Thema mehr, dafür übernahm Surtees vor den BRM-Fahrer Jackie Stewart und Graham Hill. Surtees schied aber mit Problemen am Differenzial aus und Stewart gewann vor dem Ferrari-Pilot Lorenzo Bandini und Hill.
Nach dem Surtees beim Monaco GP seine starke Performance nicht umsetzen konnte, schaffte er das beim Belgien GP – und das bei widrigen Wetterbedingungen. Schon im Qualifying war er – allerdings dank zahlreicher Probleme der Konkurrenten – drei Sekunden schneller als der Rest des Feldes! Das Rennen wurde zu einem Höllenritt. Der Regen wusch eine Vielzahl von Fahrern von der Strecke, teilweise gab es mehrere Überschläge. Auch Jackie Stewart erwischte es hart: Nach einem schweren Unfall lag er kopfüber und eingeklemmt mit seinem Wagen neben der Piste, wobei Hill ihm zur Hilfe eilte. Stewart, der mit Benzin überdeckt war, hatte eine gebrochene Schulter, Rippenbrüche und innere Quetschungen. Der Unfall veränderte Stewart: Fortan kämpfte er immer an vorderster Front für mehr Sicherheit in der Formel-1. Hinter Surtees wurde Jochen Rindt im Cooper Maserati Zweiter, Bandini wurde Dritter. In der Fahrermeisterschaft führte genau dieser Bandini nun mit zehn Punkten, vor Surtees und Stewart mit je neun Punkten. Die Konstrukteurswertung: Ferrari (15), BRM (9), Cooper (6).
Vor dem Frankreich GP wurde das Fahrerfeld durchmischt. John Surtees überwarf sich mit Ferrari und musste gehen. Er ging zu Cooper und wurde dort Teamkollege von Jochen Rindt. Weil McLaren mit Ford Probleme hatte, fuhr auch Chris Amon, der zweite McLaren-Fahrer, in Frankreich für Cooper. Bei Ferrari heuerte man Mike Parkes an. Bei Lotus fuhr Pedro Rodriguez anstelle von Jim Clark, der im Training mit einem Vogel kollidierte und sich am Auge verletzte. WM-Leader Bandini fuhr auf Pole Position und führte das Rennen auch nach dem Start an, vor Brabham und Parkes. Bandini wurde in Runde 32 um den Sieg gebracht, als sein Gaszug defekte. Brabham gewann so das Rennen, das ein sehr starkes von Repco war. Denn auch Teamkollege Denny Hulme pflügte durchs Feld und wurde am Ende Dritter, hinter Parkes, der mit Rang zwei ein starkes F1-Debüt gab. Brabham übernahm auch die WM-Führung: Brabham (12), Bandini (10), Surtees, Rindt, Stewart (je 9); Konstrukteurs-WM: Ferrari (21), Brabham (12), BRM, Cooper (je 9).
Wegen der Streiks in Italien, schaffte es das Ferrari-Team nicht zum Großbritannien GP. Das war ein herber Rückschlag für das Team, denn damit hatte Brabham keine Gegner: Jack Brabham siegte vor Denny Hulme. Dritter wurde Hill, dessen Teamkollege Jackie Stewart wieder genesen war und zurückkehrte. Die WM-Wertung: Brabham (21), Rindt (11), Bandini, Hulme (je 10); Bei den Teams führten Brabham und Ferrari (je 21), BRM (13). Doch der Brabham-Doppelsieg war kein Resultat, das wegen dem fehlenden Ferrari-Teams zustande kam. Das zeigte der Holland GP, als Brabham erneut gewann. Mit der andauernden Saison übernahm das Team immer mehr das Zepter. Dabei lachte die Presse noch über Jack Brabham, der mit 40 Jahren angeblich zu alt für den Titel sei. Brabham nahm es mit Humor und kam mit Krückstock und angeklebten Bart in die Startaufstellung und ließ sich von seinen Mechanikern ins Auto heben. Zweiter wurde Hill, vor Clark. Brabham baute seinen Vorsprung in der Meisterschaft aus: Brabham (30), Hill (14), Stewart (12); Konstrukteurs-WM: Brabham (30), Ferrari (22), BRM (19).
Wegen des kleinen Starterfeldes erlaubten die Organisatoren auch F2-Fahrzeuge für den Deutschland GP, wenn auch in separaten Rennen. Am Start gab es einen tödlichen Unfall, als John Taylors privater Brabham BRM mit den Matra von Jacky Ickx kollidierte. Der Brabham ging in Flammen auf und an den Verbrennungen verstarb Taylor ein Monat später. Das Rennen ging aber weiter und Surtees führte, nachdem er den Start gegen Clark gewonnen hat. Brabham aber ging noch in Runde eins an Surtees vorbei. Es gab einige Überholmanöver im Rennen, nicht aber an der Spitze. Dort kontrollierte Brabham das Rennen und siegte vor Surtees und Rindt. Die WM-Wertung: Brabham (39), Hill (17), Surtees, Rindt (je 15); Hersteller: Brabham (39), Ferrari (23), BRM (22).
Auf dem Hochgeschwindigkeitskurs in Monza anlässlich des Italien GP hatte Brabham mit dem kleineren V8-Motor natürlich keine Chance. Ferrari dominierte bereits im Qualifying, als Parkes auf Pole Position fuhr. Nach der ersten Runde führten bereits drei Ferraris: Bandini, vor Parkes und Ludovico Scarfiotti, der in einem dritten Ferrari gemeldet wurde. Es folgten einige Überholmanöver, die üblichen Windschattenschlachten in Monza. Selbst Brabham kam einmal in Führung, schied dann aber aus. Weil Surtees aber auch ausschied, holte sich Brabham trotzdem vorzeitig den WM-Titel. Die Saison war also gelaufen, obschon Weslake und Honda erstmals an den Start gingen, beispielsweise! Gewonnen hat Scarfiotti vor Parkes und Hulme.
Brabham gewann dann den Europaabschluss im Oulton Park, ein Nicht-WM-Rennen. Beim USA GP dann gewann Clark, im Finale von Mexiko war Surtees wieder siegreich.
WM-Endstand:
1. Jack Brabham (AUS) 42 (Brabham Repco)
2. John Surtees (GBR) 28 (Cooper Maserati)
3. Jochen Rindt (AUT) 22 (Cooper Maserati)
4. Denny Hulme (NZL) 18 (Brabham Repco)
5. Graham Hill (GBR) 17 (BRM)
6. Jim Clark (GBR) 16 (Lotus Climax)
7. Jackie Stewart (GBR) 14 (BRM)
8. Mike Parkes (GBR) 12 (Ferrari)
9. Lorenzo Bandini (ITA) 12 (Ferrari)
10. Ludovico Scarfiotti (ITA) 9 (Ferrari)
11. Richie Ginther (USA) 5 (Honda)
12. Dan Gurney (USA) 4 (Eagle Weslake)
13. Mike Spence (GBR) 4 (Lotus Climax)
14. Bob Bondurant (USA) 3 (Eagle Climax)
15. Jo Siffert (SUI) 3 (Cooper Maserati)
16. Bruce McLaren (NZL) 3 (McLaren Serenissima)
17. Peter Arundell (GBR) 1 (Lotus Climax)
18. Jo Bonnier (SWE) 1 (Brabham Climax)
19. Bob Anderson (GBR) 1 (Brabham Climax)
20. John Taylor (GBR) 1 (Brabham BRM)
Konstrukteurs-WM
1. Brabham Repco 42
2. Ferrari 31
3. Cooper Maserati 30
4. BRM 22
5. Lotus BRM 13
6. Lotus Climax 8
7. Eagle Climax 4
8. Honda 3
9. McLaren Ford 2
10. Brabham Climax 1
11. Brabham BRM 1
12. McLaren Serenissima 1