W szybkim czasie Autodelta stała się najpopularniejszym wyścigowym zespołem Alfy Romeo. W 1964 roku Oratio Satta i Giuseppe Busso zaprojektowali sportowy prototyp Alfa Romeo Tipo 33, który początkowo dysponował czterocylindrowym silnikiem. Jednakże Chiti wyposażył Tipo 33 w jednostkę V8, która wywodziła się od silnika używanego w samochodzie Formuły 1, ATS 100. W 1967 roku Autodelta rozpoczęła rywalizację w sportach motorowych modelem Tipo 33. Początkowo samochody były niesolidne i podczas testów tego modelu zginęli Jean Rolland, Leo Cella i Lucien Bianchi. Jednakże w 1974 roku w Mistrzostwach Świata Samochodów Sportowych Autodelta odniosła dobre rezultaty, gdy jej kierowcami byli Arturo Merzario, Jacques Laffite, Derek Bell i Henri Pescarolo. Alfa Romeo wygrała tytuły w 1975 i 1977 roku.
W 1976 Autodelta zaczęła dostarczać zespołowi Formuły 1 Brabham silniki B12. W 1978 Niki Lauda wygrał Grand Prix Szwecji kontrowersyjnym Brabhamem BT46B, a także Grand Prix Włoch. W trakcie 1979 Brabham zerwał umowę z Alfą Romeo.