Το 1951, η Alfa Romeo αποχώρησε από τη Formula 1 για να επικεντρώσει τις προσπάθειές της στη μαζική παραγωγή. Ωστόσο, το ανταγωνιστικό πνεύμα της μάρκας παρέμεινε, τόσο στα αυτοκίνητά της όσο και στους ανθρώπους της. Έτσι, το 1964, το τμήμα σχεδιασμού, με επικεφαλής τους Orazio Satta Puliga και Giuseppe Busso ξεκίνησε την κατασκευή ενός αγωνιστικού αυτοκινήτου για να συμμετάσχει στην κατηγορία Σπορ Πρωτότυπων. Εκείνα τα χρόνια, το Πρωτάθλημα ήταν εξαιρετικά δημοφιλές, οπότε η συμμετοχή σε αυτό ήταν μια καλή διαφημιστική επένδυση.
Οι βάσεις για την εξέλιξη της θρυλικής Alfa Romeo 33 τέθηκαν πολλά χιλιόμετρα μακριά, στην επαρχία του Udine, όπου μια μικρή εταιρεία συναρμολογούσε τη Giulia TZ για λογαριασμό της Alfa Romeo. Η εταιρεία αυτή θα γινόταν αργότερα η Autodelta και διευθυντής της ήταν ο ευφυής μηχανολόγος Carlo Chiti, ο οποίος είχε εργαστεί προηγουμένως για την Alfa και τη Ferrari.
Καθώς η συνεργασία της με τη μάρκα του «Biscione» εντατικοποιήθηκε, η Autodelta μεταφέρθηκε στο Settimo Milanese, κοντά στην έδρα της Alfa Romeo. Η Alfa ανέθεσε στην Autodelta τη δημιουργία της Giulia GTA και στη συνέχεια εξαγόρασε την εταιρεία του Chiti, η οποία έγινε το επίσημο αγωνιστικό τμήμα της Alfa Romeo, με αποστολή το σχεδιασμό και τη διαχείριση των αγωνιστικών αυτοκινήτων.
Τον χειμώνα του 1965, ένα πρώτο πρωτότυπο του σπορ αυτοκινήτου με κινητήρα στο πίσω μέρος βρέθηκε στο κέντρο δοκιμών της Alfa Romeo στο Balocco. Ένας κινητήρας που είχε εξελιχθεί από τη θρυλική μονάδα 1,6 λίτρων με διπλούς εκκεντροφόρους που τροφοδοτούσε την TZ2. Αυτό το πρωτότυπο θα εξελισσόταν στη συνέχεια στην Alfa Romeo Scarabeo, ένα concept car που σχεδιάστηκε από τον Giuseppe Busso.
Μετά την εξαγορά της Autodelta, το project πέρασε στα χέρια του Chiti και, από τον επόμενο χειμώνα, η Tipo 33 της Autodelta άρχισε να αποκτά τα τελικά τεχνικά χαρακτηριστικά της: από το μη συμβατικό πλαίσιο σε σχήμα H έως τον νέο 2λιτρο V8 κινητήρα που παρήγαγε 270 ίππους.
Το αυτοκίνητο έκανε το νικηφόρο ντεμπούτο του στις 12 Μαρτίου 1967 στον αγώνα ανάβασης του Fléron στο Βέλγιο. Με το παρατσούκλι «Periscopica», λόγω της εισαγωγής αέρα πίσω από τον οδηγό που έμοιαζε με περισκόπιο, η νεοσύστατη Alfa Romeo 33 τερμάτισε πρώτη μπροστά από πολύ πιο ισχυρά αυτοκίνητα ανώτερων κατηγοριών, με οδηγό τον δοκιμαστή Teodoro Zeccoli, ο οποίος στη συνέχεια θα γινόταν ένας παθιασμένος και αφοσιωμένος σύμβουλος στην εξέλιξη της 33.
Το 1968, η 33/2 (ο αριθμός 2 αναφέρεται στον κυβισμό σε λίτρα) συμμετείχε στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα Σπορ Αυτοκινήτων, συγκεντρώνοντας νίκες και εξαιρετικές θέσεις σε εξαντλητικούς αγώνες αντοχής. Μεταξύ αυτών ήταν και η αξέχαστη κατάκτηση των τριών πρώτων θέσεων στην κατηγορία των 2 λίτρων στον 24ωρο αγώνα της Daytona.
Οι νίκες στην κατηγορία δεν ήταν πλέον αρκετές για την ανώτερη διοίκηση της Alfa Romeo. Σε μια προσπάθεια να εξασφαλίσει το Πρωτάθλημα Κατασκευαστών, η 33 ανασχεδιάστηκε με ένα νέο πλαίσιο με τεχνολογία που προερχόταν από την αεροναυπηγική, ένα νέο κιβώτιο 6 ταχυτήτων και έναν μεγαλύτερο 3λιτρο κινητήρα V8 που απέδιδε 400 ίππους.
Έτσι, το 1969, δημιουργήθηκε η Alfa Romeo Tipo 33/3. Χάρη στο ελαφρύ αμάξωμα από fiberglass, η διαμόρφωση του αυτοκινήτου μπορούσε να αλλάζει συχνά για να ταιριάζει στις ανάγκες κάθε αγώνα: το πίσω μέρος είχε μακρύ ή κοντό πρόβολο, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε πίστας. Παράλληλα, το εμπρός μέρος και η αεροτομή προσαρμόζονταν με παρόμοιο τρόπο.
Κατά τη σεζόν του 1970, τέσσερις 33/3 συμμετείχαν στον 24ωρο αγώνα του Le Mans. Tα τέσσερα επίσημα αυτοκίνητα της ομάδας Autodelta ήταν -φυσικά- κόκκινα, το παραδοσιακό χρώμα των ιταλικών αγωνιστικών αυτοκινήτων, αλλά για να είναι άμεσα αναγνωρίσιμα από μακριά καθώς πλησίαζαν τα pits, το εμπρός μέρος ήταν βαμμένο σε διαφορετικά χρώματα.
Πραγματικά πλάνα από τον αγώνα απαθανατίστηκαν στη θρυλική δραματική ταινία-ντοκιμαντέρ «Le Mans», με πρωταγωνιστή τον Steve McQueen. Τον Οκτώβριο, στα 1000 χλμ. του Zeltweg στην Αυστρία, το δίδυμο Andrea De Adamich-Henri Pescarolo κατέκτησε τον τίτλο της κατηγορίας, καταλαμβάνοντας τη δεύτερη θέση στον αγώνα.
Οι νικηφόρες ιδιότητες του project έγιναν εμφανείς τη σεζόν του 1971, όταν η Alfa Romeo Tipo 33/3 έφερε πολλές επιτυχίες. Η ισχύς αυξήθηκε στους 420 ίππους και το κιβώτιο ταχυτήτων επανήλθε στις πέντε σχέσεις, γεγονός που συνέβαλε στη μείωση του συνολικού βάρους.
Σε αρκετούς αγώνες, η ευέλικτη Alfa Romeo 33/3 υπερίσχυσε αυτοκινήτων πολύ μεγαλύτερης ισχύος, ιδίως στα 1000 χλμ. του Brands Hatch με τους De Adamich-Pescarolo, στις 6 Ώρες του Watkins Glen με τους De Adamich και Ronnie Peterson και με μια εξαιρετικά ικανοποιητική νίκη 1-2 στο Targa Florio από τους Nino Vaccarella-Toine Hezemans μπροστά από τους De Adamich-Gijs Van Lennep.
Τα πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα σε ευρωπαϊκό επίπεδο συνοδεύτηκαν από πολυάριθμες νίκες σε αγώνες ανάβασης, ακόμη και στις πιο μικρές διαδρομές, όπου η ισχύς, η ευελιξία και το βάρος είχαν τη μεγαλύτερη σημασία.
Το 1975, η Alfa Romeo κατέκτησε το Παγκόσμιο Πρωτάθλημα Κατασκευαστών με επτά νίκες στους οκτώ αγώνες της σεζόν. Τα θεμέλια για τη νίκη είχαν τεθεί με την κατάκτηση των τριών πρώτων θέσεων στα 1000 χλμ. της Monza το 1974.
Το αυτοκίνητο που έφερε αυτές τις επιτυχίες ήταν η Alfa Romeo 33 TT 12, με σωληνωτό σασί (εξ ου και η συντομογραφία TT, που σημαίνει Telaio Tubulare) από κράμα αλουμινίου και έναν 3λιτρο 12κύλινδρο εν σειρά κινητήρα, ικανό να παράγει 500 ίππους, τον οποίο η Alfa Romeo θα χρησιμοποιούσε και στο Πρωτάθλημα της Formula 1 το 1979. Στο τιμόνι βρισκόταν μια ομάδα εξαιρετικών οδηγών, όπως οι Arturo Merzario, Nino Vaccarella, Jochen Mass, Jacques Laffite και Henri Pescarolo.
