L'activité débuta par la fabrication d'une version améliorée et mise à jour du modèle Djet de René Bonnet. On mit également à l'étude le projet d'une nouvelle voiture sport, la 530, et on établit un programme de papticipation aux compé- titions qui se concrétisa au mois de février 1965 par l'apparition d'une monoplace de formule 3, la MS1. La production en série commença avec les modèles Djet V et Djet V S, tous deux équipés de moteurs Renault de 1 100 cm3 (le premier en version R 8 Major, le deuxième en version Gordini).
En 1966 fut présentée la Djet VI, avec une mécanique Gordini de 1 300 cm3, et l'année suivante la 530 apparaissait au Salon de Genève. Ce numéro distinctif était le même que celui désignant un missile fabriqué par la firme Engins Matra. La 530 était une voiture absolument nouvelle, équipée d'un moteur V4 Ford (version Taunus 15 M) de 1700 cm3 placé en position centrale. Sa carrosserie en matière plastique reposait sur une structure autoportante en tôle d'acier. En 1969, elle fut dotée d'un nouveau propulseur Ford de même cylindrée, tandis que l'année suivante la 530 LX, mécaniquement inchangée, offrait de nombreuses améliorations de détails.
Au mois de décembre 1969, à la suite d'un accord intervenu entre Matra et Chrysler France (qui avait depuis peu pris le contrôle de Simca), les nouvelles voitures de la firme Matra Sport furent commercialisées sous la marque Matra-Simca. La gamme des voitures de série fut complètement renouvelée au mois d'avril 1973, lorsque fut présentée officiellement la nouvelle Bagheera. un coupé pourvu d'un moteur Simca Rallye 2 (quatre cylindres, 1 294 cm3, 84 ch DIN) ; la particularité la plus intéressante de ce modèle consistait dans ses trois places avant. Après une année de production, la Bagheera avait été fabriquée en plus de dix mille exemplaires.
M 630 (1967)
Entre-temps, le programme de participation aux compétitions -de la firme avait été appliqué avec succès. Les débuts officiels de la première Matra de compétition, la monoplace de formule 1, avec châssis monocoque, eurent lieu au mois de mai 1965 sur le circuit de Monaco. La première victoire fut remportée quelques jours plus tard sur le circuit de Reims, par Jean-Pierre Beltoise. Au terme de la saison, Matra enlevait, grâce au même pilote, son premier Championnat français de formule 3.
Encouragée par ces résultats flatteurs la firme décida d'étendre son champ d'action et prépara, en vue de la saison suivante, une nouvelle monoplace, la
MS 5, susceptible de recevoir un moteur de formule 3 ou de formule 2. De plus, une version spéciale du coupé 530, équipée d'un V 8 BRM de 2L, fut préparée pour les Vingt-Quatre Heures du Mans.
M 620 (1967)
En 1966 fut également signé le premier accord entre la maison française et l'écurie britannique de Ken Tyrrell. Effectivement, les Matra MS 5 de formule 2 (à moteur Cosworth) de Ickx et de Stewart participèrent aux compétitions, tandis que les voitures officielles de même formule furent confiées à Beltoise et à Schlesser. Jaussaud, Pescarolo et Servoz-Gavin pilotèrent les formules 3.
La saison 1967 débuta par un accord entre Matra et la société pétrolière Elf, qui donna naissance à l'équipe Matra-Elf International, dirigée par Ken Tyrrell et dont Stewart était le premier pilote.
Après une tournée triomphale en Argentine, au cours de laquelle Beltoise remporta quatre victoires dans la Temporada de formule 3, le gouvernement français accorda à Matra une aide financière substantielle qui lui permit de préparer une formule 1 et de tenter à nouveau l'aventure du Mans (qui s'était soldée par un échec l'année précédente) avec une nouvelle voiture sport. Alors que la monoplace de formule I restait en chantier pendant toute la saison (les Matra ayant participé en 1967 aux Grands Prix de Monaco, des États-Unis et du Mexique étaient en réalité des formules 2 modifiées), la nouvelle Sport fut préparée à temps pour les épreuves des Vingt-Quatre Heures du Mans. Désignée par le sigle 630, elle recevait un BRM V 8 type Tasman.
M 530 (1968)
Ce fut sur cette même voiture que le pilote Roby Weber trouva la mort au Mans. A la fin de la saison, la voiture fut équipée d'un moteur V8 Ford 4 700 cm3, dans l'attente du V12 Matra de 3 L, dont le projet remontait au début de l'année. Rappelons enfin que, durant cette saison 1967, Ickx remporta le Trophée d'Europe des conducteurs avec la nouvelle Matra MS 7 de formule 2
Au mois de janvier 1968, Matra présenta enfin son V12 de 3 L. Peu de temps avant, la firme avait mis au point la MS 9, une monoplace de formule 1 dérivée de la MS 7 de formule 2 et avec laquelle Stewart participa au Grand Prix d'Afrique du Sud. Il s'agissait d'une voiture hybride, destinée à être remplacée au bout de quelques mois par la MS 10 et par la MS 11, deux nouvelles monoplaces conçues expressément pour la formule 1.
La MS 10 était fabriquée de façon à pouvoir recevoir le V 8 Cosworth, tandis que la MS ii était prévue pour le V12, beaucoup plus encombrant. Le premier succès des nouvelles formules I fut enregistré dans le Grand Prix de hollande où, sous une pluie battante, la MS 10 de Stewart et la MS 11 de Beltoise enlevèrent respectivement les première et seconde places.
MS 80 (1969)
Grâce aux classements obtenus dans les autres épreuves, à la fin de la saison Stewart se classait second du Championnat mondial des conducteurs; Beltoise, de son côté, enlevait le titre européen de formule 2 avec sa MS 7. En catégorie Sport, les 630 équipées du moteur Ford remportèrent en 1968 cinq victoires dans des compétitions internationales. En 1969, Jackie Stewart, au volant de la nouvelle Matra MS 80 de formule I à moteur Cosworth, enleva le Championnat mondial des conducteurs (G.P, d'Espagne, de Hollande, de France, d'Angleterre et d'Italie) ; Beltoise, auquel on avait confié à nouveau la MS 11 V 12, se classa cinquième dans ce même championnat.
A côté de ces succès, les résultats obtenus par la MS 84, la formule I à quatre roues motrices fabriquée par Matra, à l'instar d'autres constructeurs européens, furent décevants. Pilotée par Servoz-Gavin, elle n'obtint qu'une sixième place au Grand Prix du Canada.
Ce même pilote remportait avec la formule 2 le Trophée d'Europe des conducteurs, marquant la domination des Matra dans cette catégorie depuis trois années consécutives.
M 650 (1969)
En catégorie Sport, Matra aligna en 1969 deux nouveaux modèles : la 640, une berlinette au profil particulier, et la 650, carrossée en spider, toutes deux équipées du moteur V 12 de 3 1. Au cours des essais préliminaires des Vingt-Quatre Heures du Mans, Pescarolo fut gravement accidenté avec la 640, qui fut complètement détruite. La 650 n'étant pas encore prête, la firme se présenta alors au départ des Vingt-Quatre Heures du Mans avec quatre exemplaires du type 630 remanié. Ces voitures remportèrent les quatrième, cinquième et septième places au classement.
Aux victoires de l'année 1969 fit suite, pour Matra, une année 1970 plutôt décevante. Les nouvelles normes de sécurité, imposant des réservoirs déformables, rendirent inutilisable la glorieuse MS 80. En catégorie Sport, l'entrée en scène des Ferrari 512 et des Porsche 917 exclut toute possibilité de victoire des trois-litres françaises. La situation de Matra s'aggrava encore en formule1, par le fait que Stewart et Tyrrell, peu confiants dans les possibilités du moteur V 12 et de la nouvelle MS 120 destinée à remplacer la MS II, abandonnèrent la firme française pour March. Jonny Servoz-Gavin suivit leur exemple peu de temps après.
Seul Beltoise resta fidèle à Matra et devint automatiquement chef d'équipe, suivi dans cette voie par Pescarolo. Les nouvelles MS 120 démontrèrent que Tyrrell et Stewart avaient vu juste : la voiture était lourde, le châssis manquait de rigidité et la mise au point du moteur s'avérait assez difficile.
M 640 (1969)
A la fin de la saison, Beltoise arriva neuvième au Championnat et Pescarolo douzième. En sport, les résultats, bien que moins dècevants, furent peu brillants : la vieille 630/650 gagna la première course de l'année à Buenos Aires ; aux Vingt- Quatre Heures du Mans, les trois Matra (deux 650 et la nouvelle 660 monocoque) furent contraintes à l'abandon à la cinquième heure. En 1971, la firme française se battit sur deux fronts : en formule 1 et en sport-prototype. Jean- Luc Lagardère engagea Chris Amon, tandis que la firme pétrolière Shell remplaça Elf comme sponsor.
Beltoise, impliqué dans l'accident qui causa la mort de Giunti aux Mille Kilomètres de Buenos Aires, se vit retirer sa licence et Amon resta seul pour défendre les couleurs de Matra en formule 1.
La nouvelle MS120B débuta au Grand Prix d'Afrique du Sud ; son châssis était plus rigide, mais son moteur, bien que puissant, se révéla trop fragile. Amon glana seulement quelques classements dans les épreuves comptant pour le titre et ce n'est qu'à Monza qu'il prit le départ avec quelques chances de remporter la victoire. Dans le Grand Prix d'Italie, alors qu'il se trouvait en première ligne et semblait pouvoir prendre de l'avance sur ses adversaires, un incident banal fit s'èvanouir toutes ses chances de succès (la visière de son casque fut percée par une pierre).
En catégorie Sport, les Français n'eurent aucune possibilité de tenir tête aux puissantes Porsche 5 1et Matra ne prit le départ qu'aux Vingt-Quatre Heures du Mans avec une seule voiture type 660. La 3-litres effectua une très belle course en occupant pendant assez longtemps la deuxième place jusqu'à son abandon sur panne de l'installation d'alimentation.
Pour la saison 1972, Matra met un point d'honneur à être présent en formule 1 et en Sport. En formule 1, Amon se trouve à nouveau tout seul ; en effet, Beltoise, qui a obtenu la restitution de sa licence de pilote, passe chez B.R.M. Matra présente au début du Championnat la nouvelle MS120 C, modifiée en ce qui concerne le profil aérodynamique de la carrosserie, le système de refroidissement et les suspensions arrière. Même le moteur, désigné par le sigle MS 72, est légèrement différent du VI2 précédent, avec un nouveau carter d'huile et une pompe supplémentaire de récupération du lubrifiant destinée à éliminer les ennuis de lubrification constatés souvent sur le propulseur.
Le pilote néo-zélandais continue à jouer de malchance et les résultats se font attendre. A la moitié de la saison, on voit apparaître la nouvelle MS 120 D, dotée d'une coque plus large, plus légère et plus rigide que celle de la 120 C. Au volant de cette voiture, Amon prend la tête au Grand Prix de France, mais une crevaison le fait régresser à la troisième place. C'est le chant du cygne de la monoplace française : les responsables de Matra décident en effet d'abandonner la formule1.
Par contre, les voitures sport de la firme enlèvent pour la première fois les Vingt-Quatre Heures du Mans avec une 670 pilotée par Pescarolo-Larrousse. C'est ce résultat, convoité depuis tant d'années, qui pousse Jean-Luc Lagardére à porter pour 1973 tous ses efforts en catégorie Sport.
M 670 (1972)
Matra a deux objectifs : Le Mans et le Championnat mondial des marques.
Le début de la saison s'avère décevant : à Daytona les voitures françaises ne parviennent pas à terminer et la victoire est remportée par une Porsche Carrera. Mais au cours des épreuves suivantes, la supériorité des 670 se confirme, et surtout celle de la nouvelle 670 B par rapport à ses rivales directes, c'est-à-dire les Ferrari 312 P et les Gulf Mirage.
Les Matra gagnent à Vallelunga, à Dijon, au Mans, à Zeltweg et à Watkins Glen. Les objectifs de Lagardère sont atteints : Matra, outre les Vingt-Quatre Heures du Mans, enlève le Cham- pionnat mondial des marques. C'est aussi un triomphe du sport automobile français, puisque l'équipe est formée exclusivement de pilotes français : Beltoise, Cévert, Pescarolo, Larrousse, Jabouille, Jaussaud et Depailler. Pour 1974, Matra se fixe les mêmes objectifs :
Bagheera (1973)
La 670, améliorée grâce à une série d'allégements et de retouches aérodynamiques sur la carrosserie, devient la 670 C ; la puissance du V 12 approche les 500 ch. Au même moment apparaît la nouvelle 680 destinée aux Vingt-Quatre Heures du Mans. Cette voiture est caractérisée par la disposition latérale des radiateurs, qui a rendu possible une conformation particulière (type Porsche - CanAm) de la partie avant de la carrosserie.
Comme cela s'était produit en 1973, la saison 1974 débute sous de mauvais auspices pour Matra : à Monza, les Alfa Romeo 33 TT 12 remportent les trois premières places (Ferrari est absent, ayant porté tous ses efforts sur la formule 1).
Mais les voitures françaises renoueront bientôt avec la victoire. A partir des Mille Kilomètres de Spa, qui font suite à l'épreuve de Monza, les 670 et les 680 Matra connaissent une série ininterrompue de succès, parmi lesquels une troisième victoire consécutive aux Vingt-Quatre Heures du Mans.
Rancho (1977)
A nouveau champion du monde, Matra, à la suite de la décision de Chrysler France d'arrêter la compétition, interrompt alors son activité sportive.
En 1973, Matra présenta un prototype original, la Bagheera U 8 équipée de deux moteurs Rallye 2 accouplés avec un seul carter. Il s'agissait pratiquement d'une V8, mais les techniciens de la firme française, pour souligner l'originalité du propulseur, préférèrent créer la nouvelle appel- lation de U 8. La cylindrée totale du groupe était de 2 600 cm3 (1 300 x 2) et la puissance maximale de 190 ch. Ce nouveau modèle était garanti comme pouvant atteindre la vitesse maximale de 240 km/h.