二輪のレースで世界の頂点に立ったホンダ、次なる目標は市場参入を果たした四輪メーカーとして世界の頂点に立つこと。すなわち、F1グランプリに挑戦することであった。

　プロトタイプのRA270を経て、1964年のドイツGPにホンダ初のF1実戦マシン・RA271がデビュー。オートバイのように横置きされたV12エンジンは世界の度肝を抜く。高回転・高出力でライバル達を圧倒したが、車重の重さや整備性の悪さ、そして経験不足により、参戦初年度の最高位はデビュー戦の13位。

　1.5リッターエンジン規定最後の年となる翌1965年はRA271の改良版、RA272で参戦。材料の置換などによって軽量化が進む。リアサスはインボードから一般的なアウトボード・タイプに変更され、セッティングの自由度も増している。

　この年、ドライバーにリッチー・ギンサーが加入し２台体制に。またシーズン後半のイタリアGPからはエンジンマウントを10cm下げ、低重心化が図られた改良版を投入。

　最終戦となったメキシコGPでは予選・決勝ともに快調で、ギンサーがドライブしたRA272はトップでチェッカーを受ける。ホンダにとって参戦僅か11戦目の勝利であり、F1最多勝（通算368勝）を誇るグッドイヤー・タイヤの記念すべき１勝目でもあった。

　レギュレーションの変更により、1966年シーズンよりF1は３リッター・エンジンのマシンで争われることに。ホンダはRA273を投入。V12エンジンは縦置きとなり、やや独創性は薄まったマシンとなる。

　翌1967年は予算の制約から引き続きRA273の改良型で戦うことになるが、この年にチームに加入したジョン・サーティースの仲介によってイギリスのローラ社とマシンを共同開発。インディカー用のT90のシャシーをベースに、シーズン中の僅か６週間足らずでRA300は完成する。

　グッドウッドで確認走行後、正にぶっつけ本番状態でイタリアGPのモンツァに挑んだRA300は予選で９位を獲得。決勝はロータスのジム・クラーク、ブラバムのジャック・ブラバムとの三つ巴のトップ争いのまま最終ラップに。RA300を駆るサーティースがハナの差の劇的勝利を収めた。

　その後RA300はアメリカGPでリタイア、最終戦のメキシコGPで４位を獲得。翌1968年シーズン開幕戦となった南アフリカGP（結果は８位）まで使用されている。

　RA301は前年RA300同様、イギリスのローラ社と共同開発されたマシン。1968年シーズンの第２戦・スペインGPより実戦投入されている。ドライバーはジョン・サーティース。

　シャシーはRA300の改良型とは言え、エンジンは刷新。吸排気レイアウトが全面変更された。またイギリスGPからはリアウイングが採用されている。

　このシーズンは空冷V8エンジンを搭載したニューマシン・RA302の投入などもあり、RA301の開発は停滞。第６戦フランスGPの２位が最高位。

　そしてこのシーズンを最後に、ホンダのF1活動はしばらくの間休止。純粋なホンダ・チームのマシンは、2006年のRA106まで待たなければならない。