Alfa Romeo participó como una escudería de Fórmula 1 en diferentes periodos. Antes de su retorno como equipo constructor en 2019 tras renombrar la estructura de Sauber, participó en los campeonatos de las temporadas 1950, 1951 y entre 1979 y 1985. Sus éxitos se dieron principalmente antes del establecimiento del Campeonato del Mundo y en los dos primeros años de este, no consiguiendo en su vuelta reverdecer los laureles. Ya en los años 1920, algunos Alfa competían en los circuitos europeos y bien pronto se constituyó un equipo oficial de la marca dirigido por el propio Nicola Romeo, en el que corrieron grandes pilotos de la época como Giuseppe Campari, Ugo Sivocci, Antonio Ascari, Enzo Ferrari, Gastone Brilli-Peri o Louis Wagner.
Los Alfetta volvieron a la carga cuando en 1950 se organizó el primer Campeonato Mundial. El equipo Alfa formado por Farina, Fagioli y el argentino Juan Manuel Fangio (el equipo de las tres F) dominó la temporada como nunca se había hecho. De nuevo los números son categóricos, de las 6 carreras puntuables (exceptuando Indianápolis) los Alfa Romeo ganaron las 6, obtuvieron las 6 vueltas rápidas y las 6 poles, 1 triplete y 4 dobletes. Además participaron en otras 5 carreras en las cuales Fangio venció en 3 ocasiones (San Remo, Naciones y Pescara) y Farina en las otras 2 (Bari y BRDC). Al final el título se lo llevó el italiano Giuseppe Farina.
El campeonato de 1951 no fue tan arrollador a pesar de que el nuevo Alfetta 159 superaba en prestaciones al 158 (400 CV) pero su mayor peso y sobre todo la aparición del veloz Ferrari 375 (con motor de 12 cilindros en V y 4500 cc diseñado por Aurelio Lampredi) acabó con la imbatibilidad de los Alfa. Tras las victorias de Fangio (Suiza y Francia) y Farina (Bélgica) en el G.P. de Gran Bretaña en Silverstone, el piloto argentino José Froilán González colocaba su Ferrari 375 por delante del Alfetta de su compatriota Fangio. Las posteriores victorias del Ferrari de Ascari en Alemania e Italia dejaban la resolución del campeonato para la última carrera en España en el circuito de Pedralbes. La mala elección de neumáticos de Ascari y la buena organización del equipo Alfa dio al final la victoria a Fangio que salvó en última instancia el honor de la marca. 4 victorias, 7 vueltas rápidas, 4 poles y 3 victorias no puntuables fue el balance de una buena temporada que puso broche de oro a la participación de los Alfetta en la Fórmula 1. El fracaso de las gestiones para recibir una subvención del gobierno italiano y sobre todo la amenaza real de los Ferrari y los nuevos BRM convenció a la dirección de Alfa a retirar sus monoplazas de la competición.
Durante la década de 1960, aunque la compañía no tenía presencia oficial en la máxima categoría del automovilismo, varios equipos de Fórmula 1 usaron motores Alfa Romeo desarrollados independientemente para impulsar sus autos.
Tuvieron que pasar 19 años para que Alfa-Romeo, dedicada en esos momentos a la competición de Sport-Prototipos, volviera tímidamente a la F1. Autodelta, la sección deportiva de Alfa-Romeo, preparó en 1970 unos motores V8 de 3000 cc para el piloto de la marca, Andrea de Adamich. La escudería McLaren se encargó de realizar los chasis (M7D y M14D) e inscribió un tercer monoplaza en el campeonato. De las 10 carreras en las que participó Adamich solo consiguió entrar en la parrilla en 5 ocasiones y su mejor resultado fue un 8º puesto en Italia. Al año siguiente se repitió el intento esta vez con el equipo March Engineering, que preparó unos chasis 711 para Adamich, y para Nanni Galli (incluso en una ocasión Ronnie Peterson piloto oficial de March participó con motor Autodelta). El equipo March, que pretendía obtener con esta colaboración un motor que no tuviera que comprar, no salió muy convencido de los resultados de la alianza con Autodelta ya que solo se obtuvo un exiguo 11º puesto (Adamich) y dos 12º (Galli), sobre todo comparados con el 2º puesto en el campeonato conseguido por Peterson con el March-Cosworth 711.
Más serio fue el proyecto que en 1976 que unió a la empresa de Bernie Ecclestone (Motor Racing Developments) que gestionaba la escudería Brabham con Autodelta dirigida esta vez por Carlo Chiti. Alfa-Romeo presentó un voluminoso y problemático motor de 12 cilindros plano para los Brabham BT45 de Carlos Reutemann y Carlos Pace sin demasiados buenos resultados (dos 4º para Pace y otro 4º para Reutemann). El BT45 Alfa-Romeo comenzó bien la temporada de 1977 con un 2º puesto para Pace en Argentina y un 6º con vuelta rápida para John Watson en Sudáfrica. La muerte de Pace trastocó el desarrollo del nuevo BT45B y hasta mitad de temporada no se obtuvieron de nuevo buenos resultados, un 2º de Watson en Francia y vuelta rápida en Austria y dos terceros de Hans Stuck en Alemania y Austria, además de la pole de Watson en Mónaco. El campeonato terminó con 11º de Stuck en la clasificación final.
En 1978 el equipo Brabham-Alfa Romeo se preparó para el asalto al Campeonato del Mundo. Se fichó al campeón del año anterior el austríaco Niki Lauda al que acompañaba Watson. Gordon Murray se encargó el diseño del BT46 y del polémico BT46B con ventilador que pronto se destacó como un excelente monoplaza. Lauda consiguió vencer en Suecia e Italia, tres 2º y dos 3º, además obtuvo 2 poles y 4 vueltas rápidas, y con 44 puntos se encaramó al 3º puesto de la clasificación final. Watson con un 2º y dos 3º obtuvo una meritoria 6º plaza, y la escudería fue 2ª en el campeonato de constructores por detrás de los invencibles Lotus 79 con efecto suelo de Andretti y Peterson.
Para 1979 Por instigación de Murray, Alfa produjo un nuevo motor V12 más estrecho en solo tres meses para la temporada de 1979, pero resultó poco confiable y ineficiente de combustible. Las esperanzas puestas en el equipo se desvanecieron en la temporada siguiente sobre todo por las constantes tiranteces entre Brabham y Autodelta. Lauda solo obtuvo un magro 4º puesto en Italia al igual que su nuevo compañero el brasileño Nelson Piquet en Países Bajos. La temporada acabó en divorcio y Autodelta formó una escudería nueva compitiendo con el Alfa Romeo 177 con chasis y motor Alfa Romeo y patrocinio de Marlboro. Este coche compitió en 3 ocasiones presentó en ocasiones con los pilotos italianos Bruno Giacomelli y Vittorio Brambilla. En la misma temporada Bruno estreno un coche nuevo denominado Alfa Romeo 179. En 1982, Euroracing tomó los roles de operar el equipo y diseñar el automóvil. La mejor temporada del equipo fue en 1983 cuando el equipo estrenó el nuevo motor V8 turbo denominado como el 890T reemplazando el motor V12 y logró el 6° lugar en el campeonato de constructores, en gran parte gracias a dos segundos puestos para Andrea de Cesaris. Alfa Romeo retiró el equipo al finalizar 1985, después de una desastrosa temporada en la que no consiguieron sumar puntos. La marca continuó participando como proveedora de motores hasta 1987.
Para la temporada de 1987, Alfa Romeo hizo un trato para suministrar motores a Ligier. El Alfa Romeo 415T, un nuevo motor 1.5 de 4 cilindros en línea con 850 HP (634 kW; 862 PS) con doble turbo que fue probado en un Ligier JS29 por René Arnoux. Cuando FIAT (la misma compañía propietaria del gigante de Ferrari) tomó el control de Alfa Romeo, el acuerdo fue cancelado (aparentemente debido a comentarios negativos de Arnoux sobre el motor) y Ligier tuvo que usar motores Megatron (exBMW) motores para toda la temporada 1987.
Alfa Romeo también suministró motores al pequeño y fracasado equipo italiano Osella desde 1983 hasta 1988. le suministraron al modesto equipo motores V12 (1983) y los V8 turbo (1984-1987). Al principio, Alfa también ofreció algunas aportaciones técnicas al pequeño equipo de Turín ; el modelo Osella FA1F de 1984 se basó en el Alfa Romeo 183T de 1983, el primer chasis fue un 183T ligeramente revisado. Todos los siguientes modelos de Osella hasta la FA1L en 1988 tuvieron su origen en el diseño 183T.
En 1988, la última temporada de los motores turbo, Alfa estaba harto de la publicidad negativa generada por los autos de Enzo Osella, por lo que el fabricante con sede en Milán prohibió el uso posterior de su nombre en relación con el motor. Los motores de 1988 simplemente se denominaron "Osella V8". Al final de esa temporada, la relación terminó, terminando la participación de Alfa Romeo en la Fórmula 1 después de una segunda etapa muy poca exitosa.
En la temporada 2018, Alfa Romeo fue el principal patrocinador del equipo Sauber, en un acuerdo de asociación técnica y comercial. El 2 de diciembre de ese año, se celebró una conferencia de prensa en el Museo Storico Alfa Romeo de Arese, seguida de la presentación del diseño visual del futuro monoplaza y plantilla de pilotos, Charles Leclerc y Marcus Ericsson. Esta temporada finalizó con el equipo Sauber octavo en el mundial y el anuncio de la adquisición por parte de Alfa Romeo del equipo Sauber.
Se produce una asociación con Ferrari y este será el suministrador de motores, convirtiendose así Alfa Romeo en "coches clientes" de Ferrari.
Los pilotos serán Antonio Giovinazzi y Kimi Räikkönen, haciendo un cambio con Ferrrari de pilotos, ya que estos ficharon a Leclerc
Para esta temporada continuará la asociación con Ferrari, además de mantener a los mismos pilotos. Alfa Romeo da un cambio de imagen a sus coches y lo engalana de negro