當他們坐進時速
超過320公里/小時的賽車，
任何事都有可能發生。
你需要敬畏速度，但如果你害怕，
你就該退出這項運動了。
2000-2009
關鍵詞：HANS系統、多家製造商退出F1、布朗GP
進入到21世紀，HANS系統（頭頸支撐系統）的出現讓賽車運動的安全更進一步。在2001年的戴通納500比賽中，納斯卡傳奇車手厄恩哈特在一次看似很普通的撞車中意外身亡，這加速了HANS系統的研發。在高速運行的賽車中，車手的身體被很好的固定在安全帶上，但是頭頸部卻無任何防護，一旦發生撞車就非常危險。HANS系統能夠抑制頭部擺動的幅度，並將受到的衝擊力進行分散。2003年開始，國際汽聯規定所有的賽車必須裝備HANS系統。
法拉利的重組改革終於在20世紀末開始有所斬獲，進入到21世紀的前5年，可以說是法拉利極富統治力的一段時期，1999年到2004年，法拉利獲得6次車隊冠軍，舒馬赫獲得5次世界冠軍。2006年前無古人的7冠王舒馬赫宣布退役，2009年，他在法拉利宣布復出，年末，他與梅奔車隊又簽下一份3年合約，直到2012年退役。
2001年，西班牙人費爾南多·阿隆索進入F1，第二年轉投雷諾車隊並成為正式車手，此後幾年與舒馬赫開始了爭鬥。2005年和2006年獲得兩屆世界冠軍，「藍紅大戰」一度被車迷津津樂道，阿隆索在當時也成為最年輕的世界冠軍。2007年阿隆索轉會至邁凱倫車隊，那一年他的隊友是剛剛進入F1的漢密爾頓。後來阿隆索又經歷了雷諾車隊（第二次）、法拉利車隊以及邁凱倫車隊（第二次），但始終與自己的第三個世界冠軍無緣。
從2004年開始，中國上海站加入到F1全年賽歷之中，至今從未缺席，中國的車迷們也得以在家門口欣賞到這項賽事。賽道造型猶如漢字「上」，建立之初也是全世界造價最貴最現代化的賽道。第一屆冠軍由法拉利車隊的巴里切羅獲得，截至目前在這裡獲得冠軍最多的車手是漢密爾頓，他6次在這裡登頂。2004年到2008年，比賽都是在9、10月份舉辦，從2009年開始，比賽移到了4月份舉行。今年中國站的比賽由於「新冠」病毒的影響已經確定延期舉辦，目前還未決定比賽時間。
2005年美國站出現了F1歷史上最黑暗的一幕，由於米其林的輪胎出現了安全問題，多支使用米其林輪胎的車隊要求更換輪胎以確保安全，但國際汽聯並不允許，並稱如果車隊更換輪胎將會受到嚴厲處罰。於是在正賽開始的時候，7支使用米其林輪胎的車隊均退出了比賽，只有使用普利司通輪胎的法拉利車隊、喬丹車隊、米納爾迪車隊共6輛賽車參賽。這次事件對於F1的形象破壞極大，深深刺痛了車迷的心。
2005年底，賽車設計大師艾德里安·紐維加入了紅牛車隊，成為隊內的首席技術官，他是唯一一名和三支不同的F1車隊一起獲得過F1製造商總冠軍的工程師，其餘兩隻分別是威廉士車隊和邁凱倫車隊。紐維設計的紅牛賽車在10-13賽季獨霸天下，為紅牛和維特爾贏下一波四連冠。
2007年加拿大大獎賽，羅伯特·庫比卡發生了一次相當恐怖的事故，比賽第27圈庫比卡撞車，轉播畫面切到時賽車撞得僅剩下單體殼座艙。事後數據顯示庫比卡當時以300.13公里/小時的時速撞牆，而庫比卡幸運的只是扭傷了腳踝，在缺席一站之後便回歸賽場。不過四年之後在拉力賽場上，庫比卡就沒這麼幸運了，這次重大事故差點讓他告別賽場，不過2018年末他又頑強的回到F1賽場，在威廉士車隊效力一個賽季。
2008年，新加坡站的加入讓F1第一次開始有了夜賽，非常有特點的街道賽讓觀賞性大大提高。同一年，經濟危機襲來，一些車隊不得不退出這項燒錢的運動。福特旗下的美洲虎車隊之前就因經濟問題而被紅牛收購，現在本田、BMW、豐田也相繼退出，只有法拉利一直在堅守。這一年最後一站巴西站非常具有戲劇性，世界冠軍直到最後一圈才決出勝負。正賽馬薩一路領跑，最後一圈風雲突變，馬薩雖然第一個衝線，但痛失世界冠軍。漢密爾頓獲得第5，勇奪自己第一個世界冠軍。超過阿隆索，成為最年輕的世界冠軍。
2009年，布朗GP車隊在組隊的第一年就拿下了車隊和車手雙料冠軍，簡森·巴頓在自己30歲這年拿下了第一個世界冠軍。布朗GP的前身是本田車隊，由於經融危機退出以後，原車隊技術總監羅斯·布朗接盤車隊，更名為布朗GP。賽季之初情況非常艱難，甚至沒有多少贊助商，但誰都不會想到這支隊伍竟能完成如此壯舉，可謂童話故事一般。2009年末尾，梅賽德斯-奔馳宣布接管布朗GP，德國汽車巨人宣告回歸，梅奔的王朝從此奠基。