miniatura|Un coche de Fórmula 1 (Red Bull RB20) de la temporada 2024, conducido por Max Verstappen. miniatura|El dominante McLaren MP4/4. Conducido por Ayrton Senna en 1988. miniatura|El exitoso Ferrari F2004. Conducido por Michael Schumacher en el Gran Premio de Estados Unidos de 2004. miniatura|El exitoso Lotus 49B. Impulsado por el famoso motor Cosworth DFV 3.0 L V-8. Fotografiado aquí en el Festival de la Velocidad de Goodwood de 2014. miniatura|El primer coche de Fórmula 1 con motor turboalimentado: el Renault RS01 de 1977. Fotografiado aquí en 2013. miniatura|El Lotus 78, diseñado por Colin Chapman. Este coche utilizaba una innovación secreta pero inteligente para explotar los efectos de la carga aerodinámica, conocida como efecto suelo, que posteriormente fue prohibida por la FIA en 1983. miniatura|El Brawn BGP 001 de 2009; que utilizaba una innovación secreta para aprovechar los efectos de la carga aerodinámica, conocida como "doble difusor". Se utilizó durante dos temporadas antes de ser prohibido por la FIA en 2011. miniatura|El exitoso Renault R25. Conducido por Fernando Alonso en el Gran Premio de Estados Unidos de 2005. Los automóviles de Fórmula 1 son monoplazas con cabina abierta, con alerones delanteros y traseros y un motor situado detrás del conductor, destinados a competir en eventos de Fórmula 1. El reglamento que rige los coches es exclusivo del campeonato y se especifica que los coches deben ser construidos por las propias escuderías de la competición, aunque el diseño y la fabricación pueden ser subcontratados.
Diseño del chasis Los coches de Fórmula 1 actuales están construidos con compuestos de fibra de carbono y materiales ultraligeros similares. El peso mínimo permitido es de 740 kg (1631 lb) incluyendo el conductor, pero no el combustible. Los coches se pesan con neumáticos para del coche para proporcionar una distribución ideal del peso. Esto puede ayudar a bajar el centro de gravedad del coche para mejorar la estabilidad y también permite al equipo ajustar la distribución del peso del coche para adaptarse a cada circuito.
Motores thumb| right|Un motor Renault RS26 V8, que impulsó el Renault R26 2006. thumb| right|El BMW M12/13, un potente motor de 4 cilindros turbo de 1,5 litros que impulsaba los coches de Brabham-BMW en la década de 1980, desarrolló 1.400 CV durante la clasificación. thumb| right|El motor Ford Cosworth DFV se convirtió en la planta motriz de factoría para muchos equipos privados, ya que impulsó coches que ganaron un récord de 167 carreras entre 1967 y 1983 y ayudó a ganar 12 títulos de pilotos. thumb| right|El motor BRM H16, resistente pero no exitoso fue un motor de 16 cilindros y 64 válvulas que impulsó al equipo BRM. thumb| right|El motor Tipo 044 N/A 3.0 L V-12 de altas revoluciones; que producía 700 CV a 17.000 rpm, y utilizado en el Ferrari 412 T2 en 1995. thumb| right|El motor V12 de F1 más potente de la historia: el Tipo 043. El motor V-12 de 3,5 L sin funcionar producía más de 830 CV a 15.800 rpm, y se utilizó en el Ferrari 412 T1 en 1994. thumb| right|El motor Tipo 053. El motor producía más de 865 CV a 18.300 rpm, y fue utilizado en el exitoso Ferrari F2004, en 2004.En la temporada 2006 de la Fórmula 1, la Federación Internacional del Automóvil (FIA) introdujo una nueva fórmula de motores, que obligaba a los coches a llevar motores de 2,4litros de aspiración natural en configuración V8, con no más de cuatro válvulas por cilindro. También se han introducido otras restricciones técnicas, como la prohibición de las trompetas de admisión variables, con la nueva fórmula V8 de 2,4L para evitar que los equipos alcancen más RPM y caballos de fuerza demasiado rápido. La temporada 2009 limitó los motores a 18000 rpm para mejorar la fiabilidad del motor y reducir los costes.
Durante una década, los coches de F1 habían funcionado con motores atmosféricos de 3,0litros y todos los equipos se decantaron por un diseño V10 al final del periodo; sin embargo, el desarrollo había llevado a estos motores a producir entre 730 y 750 kW (980 y 1000CV) y los coches alcanzaban velocidades máximas de 375 km/h (Jacques Villeneuve con Sauber-Ferrari) en el circuito de Monza. Los equipos comenzaron a utilizar aleaciones exóticas a finales de la década de 1990, lo que llevó a la FIA a prohibir el uso de materiales exóticos en la construcción de motores, permitiéndose únicamente las aleaciones de aluminio, titanio y hierro para los pistones, cilindros, bielas y cigüeñales. La FIA ha aplicado continuamente restricciones de material y diseño para limitar la potencia. Incluso con las restricciones, los V10 de la temporada 2005 tenían fama de desarrollar 730 kW (980CV), niveles de potencia que no se veían desde antes de la prohibición de los motores turboalimentados en 1989.
Los equipos menos financiados (el antiguo equipo Minardi gastaba menos de 50millones, mientras que Ferrari gastaba cientos de millones de euros al año en el desarrollo de su coche) tenían la opción de mantener el actual V10 durante otra temporada, pero con un limitador de revoluciones para mantener su competitividad con los motores V8 más potentes. El único equipo que tomó esta opción fue la escudería Toro Rosso (Actualmente Racing Bulls), que fue reformada y reagrupada.
En 2012, los motores consumían unos 450L (16pies cúbicos) de aire por segundo (al límite de revoluciones de 2012, 18000rpm); el consumo de combustible en carrera era normalmente de unos 75 L/100 km.
Todos los coches tienen el motor situado entre el conductor y el eje trasero. En la mayoría de los coches, el motor es un elemento sometido a tensión, lo que significa que forma parte de la estructura de soporte, ya que está atornillado al habitáculo en la parte delantera y a la transmisión y la suspensión trasera en la parte posterior.
En el campeonato de 2004, los motores debían durar un fin de semana completo de carreras. En el campeonato de 2005 debían durar dos fines de semana completos, y si un equipo cambiaba un motor entre las dos carreras incurría en una penalización de 10posiciones en la parrilla. En 2007, esta norma se modificó ligeramente y un motor solo tenía que durar el sábado y el domingo. Esto se hizo para promover las carreras del viernes. En la temporada 2008, los motores debían durar dos fines de semana completos, la misma normativa que en la temporada 2006. Sin embargo, en la temporada 2009 se permite a cada piloto utilizar un máximo de 8motores a lo largo de la temporada, lo que significa que un par de motores tienen que durar tres fines de semana de carrera. Este método para limitar los costes de los motores también aumenta la importancia de la táctica, ya que los equipos tienen que elegir en qué carreras tienen un motor nuevo o uno ya usado.
Desde la temporada 2014, todos los coches de F1 están equipados con motores V6 de 1,6 litros con turbocompresor. Estos contaban con una distribución de la potencia 80% térmica y 20% eléctrica. Los turbocompresores estaban prohibidos desde 1989. Este cambio puede suponer una mejora de hasta el 29% en la eficiencia del combustible. Una de las muchas razones por las que Mercedes dominó la temporada a principios, se debió a la colocación del compresor del turbocompresor en un lado del motor, y la turbina en el otro; ambos estaban unidos por un eje que viajaba a través de la uve del motor. La ventaja es que el aire no recorre tantas tuberías, lo que reduce el retraso del turbo y aumenta la eficiencia del coche. Además, significa que el aire que pasa por el compresor es mucho más frío, ya que está más alejado de la sección caliente de la turbina.
A partir de 2026 las unidades de potencia sufrirán múltiples cambios. Pasarán a tener 50% de potencia de combustión y 50% eléctrica. El MGU-H (Motor Generator Unit - Heat) será eliminado y el MGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic) sube de unos 120 kW a 350 kW de potencia. Además se reduce el uso de combustible, que será sostenible.
Transmisión Los coches de Fórmula 1 utilizan cajas de cambios secuenciales semiautomáticas altamente automatizadas con levas de cambio, con un reglamento que establece 8marchas adelante (aumentadas de 7 a partir de la temporada 2014) y 1 marcha atrás, con tracción trasera. La caja de cambios está construida en titanio de carbono, ya que la disipación del calor es una cuestión crítica, y está atornillada a la parte trasera del motor. Las cajas de cambios totalmente automáticas y sistemas como el control de lanzamiento y el control de tracción son ilegales desde 2004 y 2008, respectivamente, para que la habilidad y la participación del piloto sigan siendo importantes en el control del coche, y para garantizar que ningún equipo utilice estos sistemas de forma ilegal para obtener una ventaja competitiva, así como para mantener los costes bajos. El conductor inicia los cambios de marcha mediante unas levas montadas en la parte trasera del volante, y unos avanzados solenoides eléctricos, actuadores hidráulicos y sensores realizan el cambio real, así como el control electrónico del acelerador. El control del embrague también se realiza de forma electrohidráulica, excepto cuando se arranca desde un punto muerto a la primera marcha, donde el conductor acciona el embrague manualmente mediante una palanca montada en la parte trasera del volante. El último coche de F1 equipado con una caja de cambios manual convencional, el Forti FG01, corrió en 1995.
Un embrague de F1 moderno es un diseño de carbono multidisco con un diámetro inferior a 100 mm (3,9pulgadas) con un peso inferior a 1 kg (2,2 lb) y unos 540 kW (720CV). A partir de la temporada de carreras de 2009, todos los equipos utilizan transmisiones sin fisuras, que permiten un cambio de marchas casi instantáneo con una pérdida mínima de conducción. Los tiempos de cambio de los coches de Fórmula 1 modernos son de entre 2 y 3ms. Para mantener los costes bajos en la Fórmula 1, las cajas de cambios deben durar cinco eventos consecutivos y, desde 2015, las relaciones de la caja de cambios serán fijas para cada temporada (en 2014 solo se podían cambiar una vez). Cambiar una caja de cambios antes del tiempo permitido supondrá una penalización de cinco puestos menos en la parrilla de salida del primer evento en el que se utilice la nueva caja de cambios.
Aerodinámica La aerodinámica se ha convertido en la clave del éxito en este deporte y los equipos gastan decenas de millones de dólares en investigación y desarrollo en este campo cada año.
El diseñador aerodinámico tiene dos preocupaciones principales: la creación de carga aerodinámica, para ayudar a empujar los neumáticos del coche en la pista y mejorar las fuerzas en las curvas; y la minimización de la resistencia que se produce por la turbulencia y actúa para frenar el coche.
A finales de los años 60, varios equipos empezaron a experimentar con los ya conocidos alerones. Los alerones de los coches de carreras funcionan según el mismo principio que los de los aviones, pero están configurados para provocar una fuerza descendente en lugar de una ascendente. Un coche de Fórmula 1 moderno es capaz de desarrollar 6G de fuerza lateral en las curvas gracias a la carga aerodinámica. La carga aerodinámica que permite esto suele ser mayor que el peso del coche. Eso significa que, teóricamente, a altas velocidades, podrían conducir sobre la superficie invertida de una estructura adecuada; por ejemplo, sobre el techo.
El uso de la aerodinámica para aumentar el agarre de los coches fue pionero en la Fórmula 1 en la temporada 1968 por parte de Lotus, Ferrari y Brabham. Al principio, Lotus introdujo unos modestos alerones delanteros y un alerón en el Lotus 49B de Graham Hill en el Gran Premio de Mónaco de 1968, y luego Brabham y Ferrari fueron más allá en el Gran Premio de Bélgica de 1968 con alerones de anchura completa montados en puntales por encima del piloto.