À l'initiative de la Commission Sportive Internationale (organe sportif de la Fédération Internationale de l'Automobile), le Championnat du monde des Pilotes est officiellement créé en 1950. Il se déroule sur les Grands Prix européens les plus prestigieux (à l'exception compréhensible du Grand Prix d'Allemagne), disputés par des monoplaces répondant aux spécifications techniques de la Formule 1, plus les 500 Miles d'Indianapolis, disputés selon la réglementation technique de la Formule Internationale.
C'est le le samedi 13 mai 1950 qu'a lieu le premier Grand Prix de F.1, en Grande-Bretagne, sur le circuit de Silverstone. La saison 1950 en comportera 7 (y compris les 500 Miles).
Le plateau des premiers championnats sera assez disparate. Comme un symbole, c'est l'Alfa Romeo 158, dont la conception remonte à 1937, qui domine les débats : le vétéran italien Giuseppe « Nino » Farina remporte la manche d'ouverture, puis deux autres G.P., et devient le premier champion du monde de l'histoire, devant son coéquipier argentin Juan Manuel Fangio, lequel prendra sa revanche dès l'année suivante (avec 3 victoires).
Dès 1951, la Scuderia Ferrari monte en puissance, remportant sa première victoire au Grand Prix de Grande-Bretagne avec l'Argentin José Froilán González, et passe tout près du titre 1951 avec Alberto Ascari (2 victoires). Mais l'avenir du nouveau Championnat paraît cependant incertain, le retrait annoncé d'Alfa Romeo faisant craindre une pénurie de concurrents. Pour remédier à cette situation, la CSI décide de changer de formule, et de réserver les championnats 1952 et 1953 aux monoplaces de Formule 2 (en dehors d'Indianapolis).
De nouveaux concurrents, britanniques pour la plupart, répondent favorablement. Si les grilles se garnissent, cela n'empêche pas une large domination de Ferrari, qui écrase la compétition avec Ascari, son chef de file. La concurrence prend forme en 1953, avec l'émergence au plus haut niveau de Maserati, qui peut compter sur le retour de Juan-Manuel Fangio, absent sur blessure la saison précédente : Ascari est à nouveau titré, mais le duel entre Ferrari et Maserati donne lieu à Reims, puis à Monza, à ce que les journaleux appelleront les « courses du siècle ».

La Formule 2 ayant relancé le Championnat, la CSI décide pour 1954 de l'ouvrir à nouveau aux monoplaces de Formule 1, avec une cylindrée maximale autorisée qui passe ainsi de 2 à 2,5 litres. Cette décision, qui ne rebute pas les artisans, attire deux prestigieux constructeurs : Mercedes-Benz, et Lancia. Symbolisant l'ouverture technique du championnat, chacun des quatre grands constructeurs engagés s'appuie sur une motorisation structurellement différente : V8 pour Lancia, 8 cylindres en ligne pour Mercedes-Benz, 6 cylindres en ligne pour Maserati, et 4 cylindres en ligne pour Ferrari. Les saisons 1954 et 1955 sont largement dominées par Mercedes, ce qui permet à Fangio de décrocher deux titres mondiaux supplémentaires.
La domination des Flèches d'Argent, cojuguée aux soucis financiers de Lancia et Maserati, fait craindre un instant pour l'équilibre du championnat. Mais la décision de Mercedes, en partie motivée par la tragédie des 24 Heures du Mans, de quitter la compétition fin 1955, et la cession par Lancia de ses prometteuses D50 à Ferrari, permettent de retrouver les duels Ferrari/Maserati. Cette lutte asseoit définitivement l'aura d'un géant de la piste, Fangio : champion en 1956 sur Ferrari, puis en 1957 chez Maserati, il porte ainsi son palmarès à cinq titres mondiaux (il faudra attendre 45 ans pour voir M. Schumacher égaler, puis dépasser ce nombre).

Les « Garagistes » (1958–1981)
La physionomie du championnat du monde change en 1958 : les constructeurs britanniques, jusque-là simples figurants derrière les grandes marques italiennes et Mercedes-Benz, vont enfin toucher les dividendes de leur travail de fond. Si un pilote Ferrari, Mike Hawthorn (ouvrant une série de douze titres consécutifs pour les ressortissants du Commonwealth), est de nouveau titré, la Coupe des constructeurs fraîchement créée revient à Vanwall, tandis que Cooper, via l'écurie privée Rob Walker, crée la sensation en faisant triompher, à Buenos Aires (S. Moss) et Monaco (M. Trintignant), une monoplace à moteur central arrière Coventry-Climax de 2 litres, qui rend plus de 100 chevaux à la concurrence. Enzo Ferrari, qui voit cette innovation d'un œil sarcastique, lance alors volontiers : « les chevaux tirent la charrue : ils ne la poussent pas ». Cette solution technique, qui privilégie la maniabilité plutôt que la puissance pure, ne tarde pas à faire école : le championnat du monde ne sera désormais plus affaire de grands constructeurs, mais d'assembleurs (« Garagistes », comme les apostrophera avec mépris Enzo Ferrari), mettant l'accent sur la conception du châssis. Les premiers succès de Cooper sont confirmés en 1959 et 1960 par les deux titres mondiaux de l'Australien Jack Brabham, tandis que deux autres marques, BRM et Lotus, s'engagent sur une voie identique.

En 1961, pour freiner l'escalade des performances, la cylindrée maximale des Formule 1 tombe de 2,5 à 1,5 litre, reprenant la réglementation technique de la Formule 2, qui disparaît momentanément.
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De 2006 à 2013, la Formule 1 prescrit un moteur atmosphérique V8 de 2,4 L; cette formule couronne l'Allemand Sébastien Vettel (4 titres successifs de 2010 à 2013) pour les Pilotes, et Red Bull - Renault pour les Constructeurs (également 4 titres consécutifs).
En 2014 intervient un changement radical de règlement technique, avec des moteurs hybrides  V6 - 1,6 l. Turbo. Elle installe une domination sans partage de Mercedes, qui avait sacrifié la saison 2013 afin de peaufiner tranquillement sa préparation technique en vue de cette révolution. Cette ère sera dominée par le pilote anglais Lewis Hamilton, qui sera couronné à 7 reprises...

Fin 2020, 1035 G.P. ont été disputés, y compris les 11 éditions des 500 Miles d'Indianapolis de 1950 à 1960 (qui ont d'ailleurs été les G.P. les plus longs, avec plus de 800 kms à courir...); ils ont couronné 33 pilotes différents, de Farina à Hamilton, dont 10 (de Fangio à Hamilton) ont décroché au moins 3 couronnes mondiales.
Les Grands Prix, Indy'500 compris (1950-1960), ont connu 110 vainqueurs différents jusqu'à fin 2020; 34 d'entre eux ont obtenu au moins 10 victoires (Mark Webber, avec 9 succès, est resté aux portes de ce Graal...)