V10 發動機在賽車領域應用廣泛。

F1 賽道是常見應用場景，規則限制下，3 升排量用 V8 缸數少不利于提高轉速和功率，V12 重量大影響整車性能，綜合考量 V10 較為合適。

但國際汽聯規定改變，F1 已多改用 2.4 升 V8 發動機，只有少數資金不足車隊還在用 3.0 升 V10，且受速度限制。

本田在 2001 年研發的代號為 RA003 的 3.0L V10 發動機曾應用在 F1 賽車上，起拍價約 16.68 萬元人民幣，曾被 F1 喬丹車隊與 B·A·R 英美車隊使用，風評一般，發動機平均每 1200 公里需保養，且部件不全。

奧迪的 V10 發動機于 2009 年初在 R8 上亮相，2010 年豐田 LFA 推出搭載 4.8L 超高速 V10 發動機，繼承了 F1 發動機形象。奧迪不僅在商用 R8 上安裝，還用于賽車，在比賽中表現出色，積累眾多冠軍頭銜。

寶馬 S85B50 V10 發動機曾搭載在 M5 和 M6 等車型，結構和技術源自 F1 賽車，最高轉速超 8000rpm，多次獲獎。

阿爾法羅密歐曾打造 15 顆“V1035”F1 引擎，本要為 Ligier 車隊賽車提供動力但未成功，后用于其他賽車但未證明實力，近日一顆未使用且狀態完美的該引擎被發掘出售。