یک اتومبیل فرمول یک به همان میزانی که به خودروهای معمولی شبیه است، شباهت هایی با جنگنده های جت دارد. آیرودینامیک به یکی از عوامل کلیدی موفقیت در این ورزش تبدیل شده است و تیم ها هر ساله در این زمینه، ده ها میلیون دلار هزینه تحقیق و توسعه می پردازند.

فعالیت طراح آیرودینامیک بر روی دو اولویت متمرکز است: ایجاد نیروی رو به پایین، برای ایجاد فشار بیشتر روی تایرها بر روی پیست و بهبود نیروی لازم برای پیچیدن؛ و کاهش نیروی کشش به عقب ناشی از تلاطم هوا که موجب کاهش سرعت اتومبیل می شود.

در سال های پایانی 1960، برخی از تیم ها فعالیت و تجربه بر روی باله هایی را آغاز کردند که امروزه بسیار آشنا هستند. باله های اتومبیل مسابقه دقیقاً بر اساس کارکرد بال های هواپیما، اما در جهت عکس عمل می کنند. هوا در دو سمت باله، با سرعت های متفاوتی جریان می یابد (چرا که فاصله های مختلفی را در پیرامون این دو سمت طی می کند) و این امر موجب ایجاد تفاوت در فشار می شود، که در فیزیک به نام اصل برنولی شناخته می شود. از آنجا که این فشار تمایل به تعادل دارد، باله به سمت فشار کمتر متمایل می شود. بال های هواپیما برای بالا بردن آن هستند، در حالی که در اتومبیل مسابقه، باله ها برای ایجاد نیروی رو به پایین به کار می روند. یک اتومبیل فرمول یک جدید با استفاده از نیروی رو به پایین آیرودینامیک می تواند تا g3.5 نیروی پیچ جانبی تولید کند (سه و نیم برابر وزن خود). به لحاظ نظری یعنی این اتومبیل در سرعت بالا می تواند وارونه حرکت کند.

تجربیات اولیه با باله های متحرک و نصب آن ها در ارتفاع بالاتر موجب بروز تصادفات چشمگیری شد، تا این که در فصل 1970، قوانینی وضع شدند که ابعاد و محل استقرار باله ها را محدود و معین کردند. این قوانین هر چند که در طول زمان دچار تغییر شده اند، اما عموماً همچنان معتبر می باشند.

در نیمه سال های 1970 نیروی رو به پایین موسوم به "اثر زمین" کشف شد. مهندسان تیم لوتوس متوجه شدند که اتومبیل در تمامی حجم خود می تواند به شکلی ساخته شود که همچون یک بال عمل نماید. برای این منظور بال عظیمی در بخش زیرین اتومبیل ساخته می شود که به مکیده شدن اتومبیل به سمت جاده کمک می کند. نمونه نهایی این تفکر در اتومبیل برابهام BT46B به ظهور رسید. این اتومبیل که توسط گوردون مورای طراحی شد، در عمل از یک پروانه خنک کننده استفاده می کرد تا هوا را از فضاهای پیرامونی زیر اتومبیل خارج کند و نیروی رو به پایین بسیار زیادی تولید نماید. این اتومبیل پس از آن که چالش های فنی زیادی را در تیم های دیگر برانگیخت، پس از تنها یک مسابقه از مسابقات بیرون کشیده شد. در پی این امر قوانین دچار تغییر شدند تا مزایای "اثر زمین" را محدود کنند – در آغاز استفاده از دامنه های مورد نیاز برای احاطه فضای کم فشار ممنوع شد، بعدها نصب یک "کف پله ای" الزامی شد.

هر چند که بیشتر تیم ها در بخش آیرودینامیک خود از تونل های باد در ابعاد واقعی و پردازش های وسیع کامپیوتری استفاده می کنند، اصول پایه آیرودینامیک فرمول یک همچنان کاربرد دارند: ایجاد بیشترین مقدار نیروی رو به پایین برای کمترین میزان نیروی کشش به عقب. باله های اولیه که بر روی بخش جلو و عقب اتومبیل سوار می شوند، بسته به نیروی رو به پایین مورد نیاز مناسب برای هر پیستی، مقطع عرضی متفاوتی دارند. پیست های تنگ و کم سرعت همچون موناکو نیازمند باله هایی با مقطع عرضی بسیار تهاجمی می باشند – دو تیغه مجزا بر روی باله های عقبی اتومبیل ها در این پیست مشهود هستند (حداکثر استفاده از دو تیغه مجاز شمرده می شود). در مقابل در پیست های پر سرعتی چون مونزا، اتومبیل ها تا حد ممکن از باله های کمتری استفاده می کنند تا در مسیرهای مستقیم و طولانی، نیروی کشش به عقب را کاهش داده و سرعت را افزایش دهند.

در اتومبیل های فرمول یک جدید، اثر آیرودینامیک تمامی سطوح، از شکل اتصالات سیستم تعلیق گرفته تا شکل کلاه ایمنی راننده – همه محاسبه شده هستند. هوای جدا شده، در جایی که جریان هوا از بدنه "جدا" می شود، تلاطمی ایجاد می کند که خود عامل بروز نیروی کشش به عقب می باشد – و سرعت اتومبیل را کاهش می دهد. در اتومبیل های جدید، تلاش به کار رفته برای افزایش نیروی رو به پایین و کاهش نیروی کشش به عقب مشهود است – صفحات انتهایی عمودی که بر روی باله ها سوار می شوند تا از تلاطم و چرخش هوا جلوگیری کنند و صفحات افشاننده هوا که در بخش پایین عقب نصب شده اند تا به تعادل مجدد فشار هوایی کمک کنند که با سرعت زیاد از زیر اتومبیل عبور می کند، چرا که اگر فشار این جریان هوا متعادل نگردد، "بادکنک" کم فشاری در عقب اتومبیل ایجاد می کند که آن را به عقب می کشد. با این همه طراحان نمی توانند اتومبیل ها را بسیار هم "لغزان" بسازند، چرا که برای خارج کردن گرمای زیادی که در موتورهای جدید فرمول یک تولید می شود، نیاز به جریان هوای فراوان و کافی می باشد.

در سال های اخیر بیشتر تیم های فرمول یک تلاش کرده اند تا از طراحی "کمر باریک" فراری تقلید کنند. در این شیوه طراحی، بخش عقب اتومبیل تا حد ممکن باریک و کم ارتفاع ساخته می شود. این امر موجب کاهش نیروی کشش به عقب شده و بیشترین میزان جریان هوا را برای باله عقب تأمین می کند. "صفحات تختی" که در دو طرف اتومبیل نصب شده اند نیز به شکل جریان هوا کمک می کنند و از میزان تلاطم هوا می کاهند.

بازبینی قوانین در سال 2005 ، کارشناسان آیرودینامیک را وادار کرد تا ابتکار بیشتری از خود بروز دهند. فدراسیون بین المللی اتومبیلرانی برای کاهش سرعت مقرر کرد تا باله جلو در ارتفاع بالاتری قرار گیرد، باله عقب جلوتر بیاید و مقطع صفحه افشاننده هوا در عقب را نیز اصلاح کرد. این شرایط موجب شد تا اتومبیل ها از مقدار زیادی از نیروی تولیدی رو به پایین محروم شوند. طراحان اما به سرعت بخش اعظم این زیان را جبران کردند. راه حل های پیچیده و جدیدی چون بالچه های "شاخی" به کار گرفته شدند که برای اولین بار بر روی مک لارن MP4-20 نصب شدند.

بیشتر این نوآوری ها نیز در قوانین باز هم محدود کننده تر فدراسیون بین المللی اتومبیلرانی در سال 2009 ، عملاً غیرقانونی اعلام شدند. تغییرات جدید در قوانین به شکلی بودند که تعقیب اتومبیل ها را به دنبال هم و از فاصله کمتر، سهل تر می کرد و به این ترتیب در پی تشویق رانندگان به سبقت گرفتن بیشتر از یکدیگر بودند. این قوانین جدید اتومبیل ها را وارد دوره جدیدی کردند. باله های جلو کم ارتفاع تر و پهن تر شدند، باله های عقب بلندتر و باریک تر شدند، و در کل طراحی بدنه "تمیزتر" شد. با این حال شاید جالب ترین تغییر، ورود "آیرودینامیک متحرک" باشد که راننده را قادر می سازد در طول مسابقه و از داخل کابین خود، تنظیمات محدودی را روی باله جلو اعمال کند.